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Wo wir forschen - Unsere Arbeitsorte
>42.000 Seemeilen
Diese Strecke legen die großen deutschen Forschungsschiffe jedes Jahr auf den Weltmeeren zurück. Sie bringen unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an die Orte, die im Zentrum unserer Forschung stehen – von der Nordsee an ferne Küsten und bis in die Mitte des Ozeans, von den Polen bis in äquatoriale Breiten: Um die Meeresmikroben zu verstehen, wollen wir sie in ihrem natürlichen Umfeld kennenlernen. Dabei sammeln wir auch viele Proben zur Analyse im heimatlichen Labor.
≈65.000 Kilometer
Wie die Naht auf einem Baseball zieht sich der Mittelozeanische Rücken um den Globus. Hier schieben sich die Erdplatten langsam auseinander. Etwa ein Drittel davon bildet der Mittelatlantische Rücken, entlang dessen wir von den Azoren bis südlich des Äquators hydrothermale Quellen und deren Bewohner erforschen.
>200 Meter tief
Hier beginnt die ozeanische Nacht. Hierhin dringt kein Licht mehr vor. Es ist kalt, die Nahrung knapp. Aufnahmen von Unterwasserkameras zeigen, dass man hier nur vereinzelt auf Lebewesen trifft. Doch auch in dieser Unterwasserwüste gibt es manche Oase – etwa an heißen und kalten Quellen.
>300 °C
Mehr als kochend: So heiß ist das Wasser, das an Schwarzen und Weißen Rauchern aus dem Boden quillt. Manche Mikroben schreckt das nicht ab, sie gedeihen auch noch bei Temperaturen von bis zu 120 °C. Im Gegenteil: Sie blühen rund um die Tiefsee-Sauna erst richtig auf.
Helles Aquamarin, schillerndes Türkis, sattes Saphir. Angenehm lau, erfrischend kühl, klirrend kalt. Der Ozean ist nirgends gleich. Entlang der Westküsten der Kontinente herrscht Auftrieb. Kühles, nährstoffreiches Wasser dringt aus der Tiefe ans Licht. Dort bringt es viele Algen zum Wachsen – ein reich gedeckter Tisch für das Leben im Meer.
Im offenen Ozean dagegen fällt das Angebot viel magerer aus. Von den Polen zum Äquator ändert sich der Salzgehalt. Von oben hinunter bis zum Grund schwindet rasch das Licht, es steigt der Druck und es sinkt die Temperatur. Ganz unten, im Sediment, gibt es schon dicht unter der Oberfläche oft keinen Sauerstoff mehr. Und alldem trotzt das mikrowinzige Leben: Überall haben Mikroorganismen kreative Lösungen für die Herausforderungen entwickelt. Entsprechend unterschiedlich sind auch die Orte, an denen wir forschen. Wir fahren mit Schiffen vom Nordpol über die Tropen bis zum Südpazifik, nehmen Proben am Strand oder auf dem offenen Meer, von der Meeresoberfläche und bis viele Tausend Meter hinunter in den Meeresboden.
Strand mit Filterfunktion
Einige Bakterienarten kommen fast auf allen Sandkörnchen vor. Diese „Stammspieler“ nehmen nennenswerten Einfluss auf das Ökosystem: Viele der Stoffe, die das Wasser in den Boden spült, kommen nicht (oder nicht so) wieder heraus. Die Bakterien verarbeiten beispielsweise Stickstoff- und Kohlenstoffverbindungen und machen Sand zu einem riesigen, reinigenden Filter. Die Mikroorganismen im Sand entfernen zum Beispiel Nitrat, das aus der Landwirtschaft über die Flüsse in die Küstenmeere gelangt, und wandeln es in harmloses Stickstoffgas um. Ohne dieses bakterielle Recycling könnte es zu einer Eutrophierung der Meere kommen, die eine Fülle von Problemen, wie schädliche Algenblüten, mit sich brächte. Sande können so die Meere vor Schadstoffeinträgen der Flüsse bewahren.
Geschützt zurückgezogen
Dünen, Matsch, Seehunde, Wattwürmer – das ist typisch Nordsee für die meisten Urlauber. Für uns hingegen ist der Strand ein großes Freilandlabor. Wir achten vor allem auf jene Küstenbewohner, die verborgen fürs Auge im Matsch leben: die Bakterien im Sand. Diese besiedeln die Sandkörner nicht gleichmäßig. Exponierte Flächen auf den Körnern sind nahezu unbewohnt. Ganz anders die Risse und Kuhlen. Dort sammeln sie sich dicht an dicht.
In solchen Einbuchtungen sind die Mikroben gut geschützt – etwa, wenn das Wasser die Sandkörner herumwirbelt und diese aneinanderreiben. Auch vor Tieren, die den Sand nach Nahrung „abgrasen“, sind sie hier sicher.
Eine Frage des Geschmacks
Manche Mikroorganismen sind Generalisten. Wir finden sie nahezu überall im Meer. Andere haben deutliche Vorlieben, etwa in Sachen Temperatur oder Sauerstoffgehalt. Sie trifft man nur dort an, wo gerade für sie die richtigen Bedingungen herrschen. Doch selten ist nicht gleich unwichtig. Daher erforschen wir nicht nur, wie häufig und wie weit verbreitet Organismen sind, sondern auch, wie aktiv sie sind. Ein Beispiel: Mikroorganismen, die Stickstoff fixieren. Manche dieser Arten sind sehr zahlreich, aber kaum aktiv. Andere sind deutlich seltener, dafür aber umso umtriebiger. Sie können das Meer regelrecht „düngen“.
Oasen des Lebens in der Tiefseewüste
Entlang des Mittelozeanischen Rückens driften die Erdplatten auseinander. Hier können Schwarze Raucher entstehen: Wärme aus dem Erdinneren erhitzt Wasser tief unter dem Meeresboden. Dieses Wasser ist reich an gelösten Mineralien und sprudelt aus dem Boden. Bei Kontakt mit dem kalten Ozean flocken die Mineralien aus und lagern sich ab, es entstehen meterhohe Schlote. Manche Mikroorganismen nutzen die dort ausströmenden gelösten Gase als Energiequelle und bilden die Basis für vielfältige und üppige Tiergemeinschaften – Oasen des Lebens in der Tiefseewüste. Solche Oasen entstehen auch anders: Kalte Quellen etwa bilden sich dort, wo eine Erdplatte unter eine andere geschoben wird. An vielen Stellen tritt Methan aus dem Meeresboden aus. Besondere Mikroorganismen gewinnen Energie aus diesem Treibhausgas und lassen an den Quellen vielfältige Ökosysteme entstehen. Diese methanoxidierenden Mikroben kontrollieren wesentlich den Methanumsatz im Meer. Andernorts gibt es Unterwasservulkane, die Öl und Asphalt speien. Auch dort leben viele Tiere in Symbiose mit Bakterien, die Chemikalien aus dem Öl verwerten können. Sogar Walkadaver oder abgesunkene Baumstämme können – für begrenzte Zeit – genug Energie und Kohlenstoff für reichhaltiges Leben liefern.