Obwohl die Tiefsee rund 62 Prozent der Erdoberfläche einnimmt, ist sie aufgrund ewiger Dunkelheit, hohem Druck und Kälte nahezu unerforscht. Ein Interview mit Meeresbiologin Prof. Dr. Angelika Brandt von der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und der Goethe-Universität Frankfurt.

Frau Prof. Dr. Brandt, wo beginnt die Tiefsee?
Die Tiefsee beginnt per definitionem bei 200 Metern Tiefe. 11022 Meter misst jedoch das Witjastief im Marianengraben am Ostrand des Philippinischen Beckens – die tiefste Senke im Weltmeer. Hier herrschen ewige Finsternis, ein unvorstellbarer Druck von über einer Tonne pro Quadratzentimeter sowie eine Temperatur von ein bis zwei Grad Celsius. Die Tiefsee gilt neben den Polarregionen als der lebensfeindlichste Raum der Ozeane.
Wie viel Prozent der Meere und der Erde nimmt die Tiefsee ungefähr ein?
Der Mensch ist in alle Lebensräume der Erde vorgedrungen, sogar den Mond hat er besucht und er beginnt bereits mit der Erforschung des Mars, aber die Tiefsee wird erst allmählich entdeckt, obwohl mehr als 70 % der Biosphäre Meer sind und davon wiederum mehr als 90 % auf die Tiefsee beschränkt sind. Die Erdoberfläche ist 510 Millionen km² groß. Alle Meere der Welt bedecken 362 Millionen km² und ca. 350 Millionen km² Ozeanboden liegen tiefer als 200 Meter. Weniger als 1 km² dieses Tiefseebodens gelten als erforscht. Das ist in etwa vergleichbar mit der Größe eines Einfamilienhauses im Vergleich zu der gesamten Kontinentalfläche der Erde. Daher basieren viele Aussagen über das Leben in der Tiefsee oft auch auf Verallgemeinerungen.
Was schätzt man, wie viele Arten dort etwa leben und um welche Arten handelt es sich?

Diese Frage lässt sich nicht beantworten, da der Lebensraum zu groß ist. Es gibt daher bisher nur Schätzungen. Die Tiefsee, die sich von 200 bis etwa 11.000 Meter Tiefe erstreckt, umfasst mehr als 95 % des Gesamtvolumens der Ozeane.
Sie beherbergt eine enorme Vielfalt an Ökosystemen und Arten, deren Fortbestand durch menschliche Aktivitäten gefährdet ist. Rund 200.000 Tiefseearten sind derzeit laut World Register of Deep-Sea Species (WoRDSS) beschrieben und benannt – Schätzungen gehen jedoch davon aus, dass wahrscheinlich zwischen 1 und 2,2 Millionen Arten im Meer, einschließlich der Tiefsee, leben.
Bisher sind ca. 330.000 marine Arten beschrieben, ca. 2000 neue Arten kommen derzeit jedes Jahr hinzu und es wird angenommen, dass ca. 60.000 neue Arten in den wissenschaftlichen Magazinen Naturkundlicher Museen im Verborgenen liegen.
Existiert auch an den tiefsten Punkten Leben?
Edward Forbes, Britischer Weichtier- und Krebsforscher, war noch der Ansicht, dass die Tiefsee unterhalb von 500 Metern Tiefe eine azoische Zone sei, in der es keinerlei Leben (Abyssus-Theorie) gäbe. Diese Hypothese wurde jedoch durch die Ergebnisse der ersten Tiefseeexpedition mit dem HMS Challenger (1872-1876) sowie weitere Tiefseeexpeditionen wie der ersten Deutschen Tiefseeexpedition mit dem FS Valdivia (1898-1899) unter der Leitung von Carl Chun falsifiziert. Die Berichte über biologische und ozeanographische Proben waren so umfangreich, dass die Herausgabe der wissenschaftlichen Daten in 24 Bänden bis 1940 andauerte.
Auch am tiefsten Punkt der Erde gibt es Leben! Der Schweitzer Tiefseeforscher Jaques Piccard erreichte zusammen mit Don Walsh in seiner Tauchkugel „Trieste“ im Marianengraben den Tiefseeboden bei 10916 m und berichtete dann aufgeregt: „...als wir die letzte Strecke zurücklegten erblickte ich etwas Wundervolles. Genau unter uns lag auf dem Boden ein Plattfisch, er ähnelte einer Seezunge, war etwa 30 cm lang und 15 cm breit ...“. Dies war die Antwort, nach der die Biologen Jahrzehnte gesucht hatten. Wahrscheinlich haben Piccard und sein amerikanischer Kollege Don Walsh dort unten eine flache Tiefsee-Seegurke und keinen Fisch gesehen, das ändert aber nichts an der Tatsache, dass selbst die tiefen Meeresböden von Lebewesen bevölkert sind. Faden- und Igelwürmer, vielborstige Meereswürmer, Krebstiere, Weichtiere und Stachelhäuter und einige Gruppen der Schwämme gehören zu den häufigsten Meeresbodenbewohnern (Benthos) der großen Tiefen.
Was macht die Tiefsee zu einem extremen Lebensraum?
Die Lebewesen am Tiefseeboden sind an eine Reihe von Faktoren angepasst, zu denen völliger Lichtmangel, das Fehlen energieproduzierender Pflanzen – also Nahrungsarmut –, zunehmender Wasserdruck sowie niedrige, relativ gleichbleibende Temperaturen gehören. Wie überleben die bodenlebenden Organismen den Druck? Luftatmende Tiere, wie z. B. Wale, benötigen extreme Anpassungen, aber auch Organismen ohne Lungen und ohne gasgefüllte Schwimmblasen, ja sogar Bakterien benötigen spezielle biochemische Anpassungen an den hohen Druck von mehr als 200 bar (in 2000 m oder 1000 bar in 10.000 m Wassertiefe), denn bei steigendem Druck ändert sich nicht nur die Löslichkeit von Gasen im Meerwasser und in Körperflüssigkeiten, sondern es verändert sich auch die Wirkung der den Zellstoffwechsel steuernden Enzyme.

Die meisten Tiefsee-Lebewesen, etwa Angler-Fische und Quallen, können durch Biolumineszenz im Dunkeln leuchten – wie genau funktioniert das?
Bei diesem komplizierten chemischen Prozess oxidiert die phosphorhaltige Verbindung Luciferin mit Sauerstoff und dem Enzym Luciferase und setzt Energie in Form von Licht frei. Die meisten biolumineszierenden Organismen produzieren ihr eigenes Luciferin. Einige Fische und Tintenfische nutzen das Luciferin von Photobakterien, die in speziellen Hauttaschen leben. Fast alle diese Enzyme produzieren blaues Licht, welches – ähnlich dem Sonnenlicht – das Meerwasser aufgrund der Wellenlängen am besten durchdringt und welches die Augen der Meerestiere am besten wahrnehmen. Es gibt aber auch Tiere, die grünes oder gelbes Licht produzieren, wenige sind in der Lage rotes Licht „einzuschalten“. Das Licht, das durch Biolumineszenz erzeugt wird, ist nicht stärker als Mondlicht, in der Tiefsee ist es jedoch von besonderer Bedeutung, da es das einzige Licht ist, das die meisten Organismen dort jemals sehen.
Wofür verwenden Tiefsee-Lebewesen Licht?
Tiere wie z. B. räuberische „Großmäuler“ der Gattungen Malacosteus, Pachystomias oder Aristostomias im Bathypelagial (lichtlose Tiefseezone von 1.000 bis 4.000 Metern Tiefe) verwenden Biolumineszenz, um Beuteorganismen anzulocken. Um sich vor Räubern zu schützen können Organismen z. B. auch kurzzeitig „aufblitzen“ um Feinde zu erschrecken, oder sogar biolumineszierende Köder auslegen (einige Krabben, Würmer, Tintenfische und Fische), um damit Räuber anzulocken, während sie selbst schnell von der Bildfläche verschwinden. Einige Schlangensternarten oder Schuppenwürmer stoßen sogar eigenes biolumineszierendes Gewebe ab, um sich vor Räubern zu retten.
Was genau sind Schwarze und Weiße Raucher?
Die Entdeckung der Hydrothermalquellen und der kalten Quellen der Tiefseegräben war 1977 für die moderne Tiefseebiologie ein Schlüsselereignis. Schwarze Raucher und Weiße Raucher gehören zu den hydrothermalen Quellen am Grund der Tiefsee. Hier tritt heißes Wasser (beim Austritt bis über 300 °C), das Fluide – vor allem Sulfide sowie andere Salze von Eisen, Mangan, Kupfer und Zink – bzw. verschiedene Stoffe in Lösung enthält, aus der Thermalquelle aus und vermischt sich mit dem kälteren Umgebungswasser (ca. 2 °C kaltes Wasser des Meeresgrundes). Dabei scheiden sich gelöste Stoffe ab zu röhrenförmigen mineralischen Gebilden und bilden als feine Partikel je nach Zusammensetzung helle oder dunkle Wolken. So entsteht der Eindruck einer Rauchwolke, die aus dem röhren- oder kegelförmigen Gebilde quillt, das daher auch als Schornstein bezeichnet wird. Ist diese Rauchfahne reich an Eisensalzen (z. B. Pyrit), so hat sie eine schwarzgraue Färbung, weshalb sie als „Schwarzer Raucher“ bezeichnet wird. Sind dagegen in der Rauchfahne größere Menge Sulfate gelöst, wie z. B. Anhydrit und Gips sowie Carbonate oder Siliziumdioxid, wird eine helle Partikelwolke gebildet („Weiße Raucher“).

Vor ein paar Jahren haben Wissenschaftler in einer Tauchkugel in rund 11.000 Metern Tiefe eine Plastiktüte gefunden. Kann man davon ausgehen, dass die Tiefsee ähnlich stark vermüllt ist wie die sichtbaren Teile des Meeres? Und welche Probleme kann diese Verschmutzung mit sich bringen?
Ja, da gibt es viele Beispiele aus der Tiefsee. Wir haben Mikroplastik bis in die tiefen Gräbensysteme nachgewiesen. Die Tiefsee ist der „Mülleimer der Meere“ – und bei der Ablagerung überraschend dynamisch. Die hohe Biodiversität am tiefsten Meeresgrund ist durch die Verschmutzung mit Mikroplastik stark gefährdet. Serena Abel, Gastforscherin am AWI und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt in der Abteilung Marine Zoologie und ich werteten gemeinsam mit Forschenden der Goethe-Universität und des AWI Sedimentproben vom Grund des Kurilen-Kamtschatka-Grabens im Westpazifik aus, die 2016 bei einer Tiefsee-Expedition mit dem Forschungsschiff Sonne entnommen wurden. Insgesamt waren dies 13 Proben von sieben verschiedenen Stationen des Grabens, in Tiefen zwischen 5740 und 9450 Metern. Keine einzige davon war frei von Mikroplastik. „Pro Kilogramm Sediment haben wir zwischen 215 und 1596 Mikroplastik-Teilchen nachgewiesen – eine so große Menge hätte zuvor niemand erwartet“, so Meeresbiologin Abel.
Jedes Jahr gelangen ca. 2,4 bis 4 Millionen Tonnen Plastik über die Flüsse ins Meer, als Folge des extremen weltweiten Plastikkonsums und der schlecht organisierten Müllentsorgung. Ein beträchtlicher Teil davon sinkt zum Meeresboden und sammelt sich im Sediment an, oder wird durch Strömungen bis in die tiefsten Regionen transportiert und abgelagert. So wird die Tiefsee zum „Endlager des Mülls“. Die Biodiversität ist jedoch in diesen Regionen besonders hoch und wird durch die starke Verschmutzung durch Mikroplastik besonders gefährdet.
Wirken sich Leben und Geschehnisse in der Tiefsee auch auf Klima/Klimawandel aus?
Derzeit können wir eher das umgekehrte Phänomen beobachten. Arten müssen aufgrund der sich verändernden Temperaturen und Klimazonen abwandern und i.d.R. den Temperaturgradienten folgen, also entweder weiter nach Norden oder weiter in die Tiefsee, in der es kälter ist, vordringen. Erste Indizien für Veränderungen sehen wir bereits in potenziellen Veränderungen der Biogeografie der Organismen.
Aufgrund dort auffindbarer mineralischer Rohstoffe könnte die Tiefsee Opfer von Ausbeutung und Tiefseebergbau werden. Welche Gefahren würde Tiefseebergbau mit sich bringen?
Umweltveränderungen bedrohen zunehmend Küstengebiete wie Korallenriffe sowie Tiefseeökosysteme und die dort lebenden Arten. Tiefseearten sind Verschmutzung, Ozeanversauerung durch erhöhte Kohlendioxidemissionen, Lebensraumzerstörung durch Öl- und Gasförderung, Fischerei und geplantem Tiefseebergbau ausgeliefert. Die zunehmende globale Erwärmung, der Sauerstoffmangel in den Ozeanen und immer mehr menschliche Mobilität erhöhen das Risiko einer Invasion nicht heimischer Arten sogar in der Tiefsee und könnten zu dramatischen Veränderungen der Tiefseebiodiversität führen.

von 1.600 bis 3.600 Metern - Foto: imago images / Ardea
Tiefseebergbau birgt die Gefahr des unwiederbringlichen Verlustes von Arten, die z. B. auf Manganknollen als Lebensraum angewiesen sind, oder die durch die beim Bergbau entstehende Sedimentwolke gegraben würden. Umfangreiche Eingriffe am Meeresgrund könnten auch die globale Fischerei sowie die Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe im Meer gefährden.
In diesen Tiefen am Boden der Meere lagert jedoch gigantischer Reichtum an Rohstoffen: Metalle, die wir für Computer, Handys, Elektroautos usw. benötigen, finden wir dort. Ein Abbau birgt jedoch unkalkulierbare Risiken für die Umwelt. Noch ist die Gewinnung von Rohstoffen in der Tiefsee nicht erlaubt, doch der Druck von einigen Staaten sowie Akteuren aus der Industrie nimmt zu, mit dem unverantwortlichen Tiefseebergbau zu beginnen. Die Internationale Meeresbodenbehörde (ISA) hat bereits eine Reihe von Lizenzen zur Erkundung der Rohstoffe an einzelne Länder und beteiligte Unternehmen vergeben, aber noch besteht eine Chance, denn weitere Länder fordern ein Moratorium für Tiefseebergbau. Auch die Bundesregierung will den Tiefseebergbau gemäß der Stimmen für ein Moratorium (November 2022) zunächst ruhen lassen.
Die Rote Liste der IUCN (International Union for Conservation of Nature, Internationale Naturschutzorganisaton) ist das wirksamste Instrument, um das potenzielle Aussterberisiko von Arten zu kommunizieren. Die Schuppenfußschnecke Chrysomallon squamiferum z.B. wurde 2019 weltweit als erste Tiefseeart aufgrund des Risikos des Tiefseebergbaus als „gefährdet“ eingestuft. Weitere Untersuchungen zum Aussterberisiko von Tiefseearten an hydrothermalen Quellen zeigten, dass viele stark gefährdet oder vom Aussterben bedroht sind. Tiefseearten sollten daher häufiger für die Rote Liste der IUCN bewertet werden, doch dazu müssen sie aber erst beschrieben und benannt werden.
Die Tiefsee ist immer noch kaum erforscht. Welche Fragen beschäftigen die Forschung am meisten?
Wirksames Umweltmanagement in der Tiefsee hängt von der Kenntnis über die dort vorkommenden Arten ab, denn jede Art hat andere Ansprüche und reagiert unterschiedlich auf veränderte Umweltbedingungen. Genaue Informationen über die Arten und ihre Ökologie sind daher wichtig, um Ökosystemveränderungen erkennen zu können. Heutige Naturschutzkriterien zielen aber darauf ab, gefährdete Arten und/oder komplexe Lebensräume zu erhalten. Ein Großteil des Tiefseebodens besteht jedoch aus mehr oder weniger gleichförmigen, weiten Sedimentebenen; andererseits lebt hier eine der vielfältigsten Artengemeinschaften der Erde und die meisten Arten sind noch unbekannt und wissenschaftlich noch nicht beschrieben. Damit über die IUCN gefährdete Arten geschützt werden können, müssen wir ihnen Namen geben und darüber hinaus Informationen über ihre Verbreitung und Lebensweise erarbeiten – diese Informationen fehlen für die meisten Tiefseearten und wir müssen annehmen, dass ca. die Hälfte der unbeschriebenen Tiefseearten vom Aussterben bedroht sind.

Die Vereinten Nationen haben zu der UN-Dekade für Ozeanwissenschaften für nachhaltige Entwicklung (2021–2030) aufgerufen und wir tragen mit verschiedenen Projekten zu dem Challenger-150-Programm bei und werden helfen, die Kenntnisse über Tiefseearten in Form dieser koordinierten globalen Feldstudie grundlegend zu erweitern.
Kann man davon ausgehen, dass wir in der Zukunft mehr über die Tiefsee erfahren werden?
Wir müssen mehr erfahren, wir müssen unsere Gerätetechnologien verbessern und verschnellern, denn ein wirksamer Schutz der Tiefsee erfordert ein verbessertes Verständnis und die Wertschätzung von Arten. Viele Staaten haben sich durch nationale Gesetze und internationale Verpflichtungen zur Einrichtung von Meeresschutzgebieten (MPAs) gemäß Ziel 14 der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung zum Schutz von Ökosystemleistungen verpflichtet. Insbesondere die Vielfalt in Gebieten außerhalb der nationalen Gerichtsbarkeit (BBNJ) trägt wesentlich zum globalen Artenreichtum bei, aber es gibt noch keinen rechtsverbindlichen Rahmen für die Einrichtung von MPAs in solchen Gebieten.
Wir fordern daher über unseren Policy Brief alle Verantwortlichen auf, die Bedeutung und den Wert aller Tiefseearten anzuerkennen und den Schutz der Tiefsee in ihren Zielen zur Bewahrung der globalen Biodiversität voranzustellen. Ein effektives Schutzmanagement und die Erhaltung der Tiefsee werden der globalen Gesundheit der Ozeane zugutekommen, indem der Verlust von Hunderttausenden wertvollen und faszinierenden Arten verhindert wird, bevor sie als direkte Folge der Aktivität unserer eigenen Spezies aussterben. Hierfür ist es entscheidend, die Biodiversitätsinformationen über Tiefseearten zu verbessern. Die Etablierung und Unterstützung einer internationalen Zusammenarbeit zur Förderung der Tiefseeerkundung und Beschreibung von Arten bildet die wissenschaftliche Grundlage für die Erhaltung der letzten großen Wildnis auf der Erde.
Sie haben bereits an über 30 Expeditionen in Tiefseeregionen teilgenommen. Was haben Sie dort Faszinierendes gesehen?
Auf allen Expeditionen hat mich ganz besonders fasziniert, dass wir extrem hohe Biodiversitäten (Artenzahlen) nachweisen konnten, sogar im Südpolarmeer. Viele der Organismen zeigen spezielle Anpassungen an ihren Lebensraum, aber die meisten der Arten sind für uns noch unbekannt (i.d.R. mehr als 90%) in Tiefen des Abyssals und Hadals, wo jedoch der Mensch bereits seine Fußstapfen hinterlassen hat.