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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Stoff- und Energiewechsel > Biologie: Marianengraben - Facharbeit über Erforschung und Erkenntnisse

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Geschichte

Geographie/Geologie

Besonderheiten

Chemosynthese

Leben im Dunkeln

Schwarze Raucher

Moderne Untersuchungen


Einleitung: Marianengraben

Seit Jahrzehnten strecken die Menschen ihre Hände zum Himmel aus und geben Milliarden für die Erforschung des Weltalls aus.
Aber es ist unglaublich, dass es immer noch letzte weiße Flecken auf unserem Planeten Erde gibt.
Stellen, die trotz fortschrittlicher Forschung immer noch nicht vollständig erforscht wurden.
Ich rede hier von Stellen die in den Tiefen der Meere stecken.
Ca. 71% der Erde sind mit Wasser bedeckt, nur 3,5% ist davon Süßwasser, um sich mal den Unterschied vor Augen führen zu lassen.
Was für Geheimnisse dort unter der Meeresoberfläche auf uns warten, von Tiefseeschätzen ganz zu schweigen?!
Unerforschte Fischarten, Kraken u.s.w. , die in den Tiefen lauern.

Wenn wir auf eine Meeresoberfläche schauen, ist es kaum fassbar, dass sich darunter möglicherweise ein Abgrund befinden könnte, mit der Tiefe von 11.000 m. Und das ist noch so unvorstellbarer, wenn ich bedenke, dass die höchsten Berge der Erde über 8000 m hoch sind. Außerdem muss man sich mal vorstellen, dass man bei einem Berg nicht vom 0-Punkt = Meeresspiegelhöhe auf den Gipfel heraufschauen kann.
Dann stellen wir uns mal vor, dass es gar kein Wasser im Umkreis des Marianengraben geben würde.
Wir würden in ein schwarzes Loch schauen.

Für mich ist es immer noch unglaublich, dass Menschen es schon gewagt haben mit einem U-Boot in solche Tiefen vorzudringen. Erstaunlich ist es, dass der Mensch mehr über den Weltraum weiß, als über die Tiefsee.


Geschichte

Seit Jahrhunderten haben die Menschen Probleme bei der Überquerung der Meere, von einer Erforschung der Tiefsee ganz zu schweigen.
Große Handelsschiffe aus den letzten Jahrhunderten liegen verstreut noch irgendwo am Meeresgrund. Viele Forscher und Experten versuchen heute noch die mit diesen Schiffen versunkenen Schätze zu bergen.
Die ungeheure Tiefe des Marianengrabens wurde erst 1899 erkannt. Zwar nicht die ca. 11.000 m, aber mit 9.660 m für diese Zeiten ein großer Achtungserfolg. Von dem US-amerikanischen Schiff "Nero" wurde per Drathlotung die Tiefe ermittelt. Das war der Beginn der Erforschung dieser unvorstellbaren Tiefe.
U-Boote waren zu dieser Zeit technisch noch nicht weit entwickelt. Somit konnte man sich noch keinen Blick in die Unterwasserwelt verschaffen. Den nächsten Erfolg gab es schon 1951 bei dem eine Besatzung mit dem englischen Vermessungsschiff "Challenger 2" eine Tiefe vom 10.899 m maß. Am 23. Januar 1960 kam es dann endlich zum ersten Tauchgang. Der Schweizer Jacques Piccard und der US-Amerikaner Don Walsh schafften es mit dem Tauchboot "Trieste" in ein Tiefe von 10.916 m u. NN. Unglaublich ist, dass es bis heute ein ungeschlagener Rekord ist. Die "Trieste" wurde von Auguste Piccard, dem Vater von Jaques im Jahre 1952 für die Tiefseeforschung konstruiert. Es gab aber bis dahin nur Pläne. Die "Trieste" war für Tauchtiefen bist zu 20000 Fuß (=6096 m) vorgesehen. Am 1. August 1953 wurde sie zum ersten Mal ins Wasser gelassen. Ca. 2 Monate später, am 30. September, konnte es im Tyrrhenischen Meer bei Ponza einen Rekordtauchgang von 3150 m landen. Ein weiterentwickeltes U-Boot schaffte es vor der Küste Senegals sogar auf 4050 m Tiefe. Durch diese Erfolge machte das U-Boot auch die US-Marine aufmerksam. Es wurde von ihnen übernommen und nahm an Suchaktionen für verschollene U-Boote und Schiffe teil. Eine Bathysphäre, eine Druckkammer mit atmosphärischem Druck, die vom Unternehmen Krupp hergestellt wurde, konnte nun in Tiefen bis zu 36000 Fuß ( 11000 m) tauchen. Am 23. Januar 1960 schaffte die "Trieste" dann den bisher ungeschlagenen Rekordtauchgang von 10916 m in den Marianengraben. Jaques Piccard hatte berichtet, dass er kurz vor dem Auftreffen noch Fische gesehen habe.
Im Jahre 1957 wurde durch das Forschungsschiff "Witjas" im Marianengraben die Tiefe von 11034 m ermittelt. Die bisher tiefste bekannte Stelle des Weltmeeres wurde nach dem Forschungsschiff "Witjas" benannt. Sie heißt "Witjastief 1".

Challenger (Das erste Tiefseeforschungsschiff )

Das erste der zwei Forschungsschiffe(siehe Challenger 2) war das erste Tiefseeforschungsschiff überhaupt. Es hisste am 21. Dezember 1872 die Segel. Die Forscher an Bord wollten nach Antworten suchen - beispielsweise "Wie tief ist der Ozean?" "Gibt es in der Tiefsee Leben?" "Ist der Salzgehalt aller Weltmeere gleich?" Die Reise der Challenger dauerte dreieinhalb Jahre, dabei legte das Schiff über 60.000 Seemeilen (100.000 km) zurück. Es entdeckte tausende neue Pflanzen und Tierarten. Bei der Reise fuhr das Schiff auch an den Philippinen vorbei, nur leider verpasste man dabei nur knapp den Marianengraben, welcher dann schon hätte eher entdeckt werden können.


Geographie

Der Marianengraben liegt rund 2000 km weit östlich von den Philippinen entfernt und nördlich des Äquators. Er liegt im östlichen Teil des Pazifischen Ozeans. Der Graben ist um die 2250 km lang. Die tiefste bekannte Stelle des Weltmeeres, das "Witjastief" (11.034 m) befindet sich etwa 1850 km östlich der Philippinen im südwestlichen Teil des Marianengrabens. Der Graben ist nach den Inselgruppen benannt, die sich westlich von ihm befinden. Die südlichst gelegene Insel der Marianen ist "Guam". Sie ist zugleich die einzige Insel, die südlich der Marianen liegt und zu Mikronesien gehört. Zu Mikronesien gehören über 2.000 Inseln die sich im ganzen westlichen Teil des Pazifischen Ozeans verteilen. Sie liegen alle oberhalb des Äquators.

Geologie

Evolutionsbiologe Timothy Shank forscht nach Lebewesen an Orten, die früher als absolut lebensfeindlich galten. Proben aus dem Challengertief könnten wichtige neue Aufschlüsse darüber liefern wie das Leben auf der Erde begonnen haben könnte und auf welche Weise geologische Prozesse in den Meerestiefen die Evolution beeinträchtigt haben. Man muss irgendwie an Gesteins und Sedimentproben kommen. So könnte man die Entwicklung der Erdkruste genauer erforschen.

Aufbau unseres Planeten

Im Marianengraben taucht die große Pazifikplatte jedes Jahr um ein paar cm mehr unter die Marianenplatte und sinkt in den Erdmantel. Es bildet sich die größte Subduktionszone der Erde. Sie ist so weiträumig und tief, dass selbst der Mount Everest dort hinein passen würde, seine Spitze jedoch wäre noch 2.000 m unter dem Meeresspiegel versunken. Außerdem interessieren sich Gelogen so sehr für diese Stelle, da an ihr der Pazifische Feuerring verläuft, der insgesamt eine Länge von 40.000 km hat. Dieser ist ein Vulkangürtel der im Pazifischen Ozean verläuft. Von dort aus entstehen die meisten Vulkanausbrüche und Erdbeben. Auch Tsunamis konzentrieren sich an diesem Ring.

Besonderheiten

Japanische Forscher haben im Marianengraben in 10.896 m Tiefe eine Menge neuer Lebewesen gefunden. Im Sediment wurden andere Exemplare der einzelligen Kammerlinge, auch "Foraminifera" genannt, entdeckt. Mit dem unbemannten U-Boot "Kaiko" wurden sie an die Oberfläche gebracht. Nach drei Tauchgängen ging es wegen der ungünstigen Lage eines Verbindungskabel aber verloren. Die meisten der Tiere sind braun und röhrenförmig, einige haben sogar zwei, oder mehrere Kammern.Von ihnen sind insgesamt mehr als 80.000 Arten bekannt. Sie vermehren sich sexuell. Neben den Bakterien sind die Foraminiferen wohl die am häufigst vorkommenden Meeresbewohner. Sie sind charakteristisch für das Leben in dieser Tiefe. Viele dieser Einzeller haben ein Gerüst aus Kalziumkarbonat, doch nicht die Tiefsee-Foraminiferen. Das hat wohl damit etwas zu tun, da in diesen Tiefen kein Kalziumkarbonat zur Verfügung steht. Die bisher bekannten Foraminiferen könnten wohl nicht in den Tiefen des Meeres überleben. Erst in den vergangenen sechs bis neun Millionen Jahre ist der Marianengraben in solche Tiefen gewachsen. Somit braucht es Zeit bis die Lebewesen sich an einen neuen Lebensraum gewöhnen können.


Fotosynthese/Chemosynthese:

Fotosynthese kann es in Tiefen, wie in denen des Marianengrabens, nicht geben. Doch auch ohne den Einfluss der Sonne kann der Aufbau organischer Stoffe gewährleistet.
Durch die Chemosynthese führt eine exergone chemische Umsetzung zum Energiegewinn.


Leben im Dunkeln

In der Tiefsee gibt es kein Sonnenlicht und keine Pflanzen. An den tiefsten Stellen der Tiefsee existieren gruselige Wesen mit glitzernden Augen, durchsichtigen Körpern oder riesigen Bäuchen.
So wie im Marianengraben. Der Druck in ca. 11.000 m Tiefe beträgt ca. 1 Tonne pro cm². Diese lastet auf jedem Lebewesen. Sie überleben trotzdem, da ihre wabbeligen Körper sehr wasserhaltig sind. Viele Tiere können sich deshalb nur sehr langsam fortbewegen.

Ab 1000 m Tiefe ist es schon stockdunkel. Es können keine Algen, Korallen und Pflanzen wachsen. Der Lebensraum der Tiere ist sehr erschwert. Doch es gibt ein ausgeklügeltes System, mit dem die Natur die Tiefsee mit Nahrung versorgt.

Erst Nachts, wenn die Sonne verschwunden ist schwimmen die Lebewesen, wie Kronenquallen, silbrig leuchtende Laternenfische und große Garnelenschwärme aus den tiefsten Tiefen in obere Schichten hinein, wo Algen, Plankton u.s.w. reichlich zur Verfügung stehen. Vor Sonnenaufgang müssen sie wieder in der Düsternis der Tiefen verschwunden sein, da es im hellen zu gefährlich wäre, weil sie sonst von hungrigen Raubfischen gefressen werden könnten.

Laternenfisch Ceratoscopelus warmingii : Er ist der Rekordtaucher unter den Fischen, da er jede Nacht drei Stunden lang aus 1700 m Tiefe bis auf 100 m unter dem Meeresspiegel schwimmt um auf Jagd zu gehen. Im Grunde genommen versorgt dieser somit die ganze Tiefsee mit neuer Nahrung.

Tiere wie z.B die Kronenqualle schwimmen in höher gelegene Gewässer und essen sich dort satt. Wenn sie wieder in die Tiefen schwimmen, werden sie möglicherweise von einem größeren Fisch gefressen und dieser vielleicht in ein paar hundert Meter Tiefer von einem Hai. Stirbt dieser Hai möglicherweise wird sein Kadaver noch weiter "hinabgereicht".

Ganz am Meeresboden bleibt dann nur noch ein Rest der ursprünglichen Menge übrig. Wie z.B Kotbällchen, Überbleibsel toter Tiere und winzige Pflanzenteilchen. Dieser "Meeresschnee" wie er genannt wird, weil er wie Schneeflocken hinabrieselt, wird von Bakterien aufgenommen und diese werden wiederum von größeren Meeresbewohnern aufgenommen.

Da die Beschaffung von Nahrung so schwierig ist, müssen die Lebewesen in einen "Energiesparmodus" gehen. Sie regen sich kaum und warten auf ihre Beute. Experten glauben, dass sie es auch jahrelang ohne Nahrung aushalten können. Der Vipernfisch z.B. hat ein so gruseliges anmutendes Maul, damit ihm kein Leckerbissen entgeht. Solche großen Zähne, die ihm bis zu den Augen aus dem Maul ragen.

Anglerfisch Thaumatichthys (das ist Griechisch und heißt "Wunderfisch"):
Dieser Fisch lockt seine Beute durch seinen leuchtenden Gaumen an und lotst sie direkt in seinen Schlund. Ihm sind Zellen gegeben, in denen Bakterien Licht erzeugen.


Schwarze Raucher

Sie sind heiße Quellen und in ihrer Nähe entstehen viele Lebewesen. Aus diesen Schwarzen Rauchern werden Metallpartikel und Gase herausgeschleudert. In der Antarktis, 2.300 m unter dem Meeresspiegel bilden sie eine 300 Celsius heiße Sedimentwolke. Es sind die nördlichsten Schwarzen Raucher, die je entdeckt wurden. Diese "Black Smoker" entstehen, wenn kaltes Wasser in die Erdkruste gelangt. So ist es z.B bei der großen Pazifikplatte, welche sich unter die Marianenplatte schiebt. Wasser wird durch die unterliegende Magmakammer aufgeheizt, dabei verliert das Gestein chemische Elemente. Das aufgeheizte Wasser schießt wie eine Fontäne aus dem Boden. Dieser schwarze Rauch enthält Flocken aus Eisensulfid.


Moderne Untersuchungen heute an einem Tiefseeökosystem

Die aktuellsten Untersuchungen am Marianengraben sind vom 24. Mai 2009. Auf dem Forschungsschiff "Kilo Moana", welches von der UNS (United States Navy) eingesetzt wird, will man sich noch größere Einblicke in das Leben in 11.000 m Tiefe verschaffen. Mit dem rund 8 Milliarden teurem Tauchboot "Nereus" soll dies möglich gemacht werden. Es dauert rund zehn Stunden bis der Tauchgang des Roboters abgeschlossen ist. Was mit dem Tauchboot "Kaiko" im Jahre 1995 passiert ist (siehe S. ), sollte mit der "Nereus" nicht passieren. Ein flexibles Glasfaserkabel wird nicht vom Tauchboot aus hinter sich hergezogen, es folgt ihm indem es sich vom Mutterschiff kilometerweit abspult und zwar nicht nur in senkrechter, sonder in jeder Richtung. Außerdem sorgt dieses hauchdünne Kabel dafür, dass das U-Boot gesteuert werden kann. Mit einem Greifarm können Proben genommen werden. Es sendet von unten Bilder und Messdaten in die Zentrale.

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