Schwarze Raucher – Leben in ewiger Dunkelheit der Tiefsee

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise durch die Natur, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Schlafreisereien wie Schlafreise durch vergessene Welten oder durch das Universum. Heute tauchen wir hinab in die tiefsten Tiefen der Ozeane, an Orte, die der Oberfläche eines fremden Planeten gleichen.

0:27 Zu den schwarzen Rauchern, jenen bizarren Hydrothermalen Schloten am Meeresboden, wo das Leben unter extremsten Bedingungen gedeiht, mach es dir bequem, schließe sanft deine Augen und lass uns gemeinsam in die ewige Dunkelheit der Tiefsee hinabsteigen. Stell dir vor, du befindest dich in einem kleinen Forschungs u Boot, das langsam durch das dunkle Wasser gleitet. Das Sonnenlicht ist längst verschwunden, verschluckt von den Wassermassen über dir.

1:02 Du befindest dich bereits 2000 Meter unter der Meeresoberfläche und wir steigen weiter hinab, der Druck steigt unaufhörlich, hier unten lastet das Gewicht von 200 Atmosphären auf dem u Boot, das entspricht etwa dem Gewicht eines Elefanten auf einem Fingernagel. Die Temperatur des Wassers liegt knapp über dem Gefrierpunkt, etwa 2 Grad Celsius.

1:31 Kein Lichtstrahl der Sonne erreicht diese Tiefe vor der Entdeckung der Hydrothermalen Schlote in den 1970er Jahren glaubten Wissenschaftler, dass die Tiefsee eine biologische Wüste sei, zu dunkel, zu kalt, zu lebensfeindlich für Komplexes leben. Doch sie sollten eine der erstaunlichsten Entdeckungen der modernen Ozeanographie machen.

1:59 Im Jahr 1977 erkundete das Forschungs u Boot elvin dasselbe u Boot, das die Titanic entdecken würde, den Galapagos rücken einen Mittel ozeanischen Rücken im Pazifik. Die Wissenschaftler suchten nach heißen Quellen am Meeresboden, von denen theoretisch vorhergesagt worden war, dass es sie geben müsste. Was sie fanden, übertraf alle Erwartungen, bizarre Schornsteine am Meeresboden, aus denen dunkle rauchähnliche Wolken aufstiegen, umgeben von einem Überfluss an Leben. Diese Strukturen wurden schwarze Raucher genannt, obwohl es sich nicht um Rauch im eigentlichen Sinne handelt. Die dunklen Wolken bestehen aus winzigen Mineralpartikeln, hauptsächlich Sulfiden von Eisen, Kupfer, Zink und anderen Metallen, die ausfallen, wenn

3:00 das heiße mineralreiche Wasser aus dem Schlot auf das kalte Meerwasser trifft. Es ist, als würde man beobachten, wie Gestein aus dem Wasser kristallisiert. Lass uns verstehen, wie diese außergewöhnlichen Strukturen entstehen. Mittelozeanische Rücken sind Orte, an denen tektonische Platten auseinanderdriften, hier steigt Magma aus dem Erdmantel auf und bildet neue ozeanische Kruste. Das Meerwasser sickert durch Risse und Spalten in dieser neu gebildeten heißen Kruste hinab, manchmal mehrere Kilometer tief. Dort, in der Nähe der Magmakammer, wird das Wasser auf extreme Temperaturen erhitzt, zwischen 350 und 400 Grad Celsius bei diesen Temperaturen und den enormen Drücken der Tiefsee verhält sich Wasser

3:58 anders als an der Oberfläche. Es wird zu einem superkritischen Fluid, einem Zustand zwischen flüssig und gasförmig. In diesem Zustand ist Wasser ein außergewöhnlich gutes Lösungsmittel und extrahiert große Mengen an Mineralien, Metallen und anderen chemischen Verbindungen aus dem umgebenden Gestein. Das erhitzte mineralreiche Wasser ist weniger dicht als das kalte Meerwasser und steigt wieder auf. Wenn es durch natürliche Öffnungen oder durch von ihm selbst geschaffene Kanäle den Meeresboden erreicht, trifft es plötzlich auf das kalte Ozeanwasser von 2 Grad Celsius. Der Temperaturschock ist dramatisch, ein Unterschied von bis zu 400 Grad über wenige Zentimeter, die gelösten Mineralien können in diesem

4:52 kalten Wasser nicht gelöst bleiben und fallen sofort als feine Partikel aus. Die wie Rauch aufsteigen. Diese Partikel lagern sich um die Austrittsöffnung herum ab und bauen allmählich einen Schornstein aus Mineralkrusten auf. Manche dieser Schornsteine sind nur wenige Meter hoch, andere wachsen zu riesigen Strukturen von 50, Metern Höhe und mehr, der höchste jemals entdeckte Schwarze Raucher, genannt Godzilla.

5:26 Befand sich am Juan de Fuka Rücken vor der Küste des US Bundesstaates Washington und war etwa 50 Meter hoch, bevor er 1996 einstürzte. Die chemische Zusammensetzung des austretenden Wassers ist außergewöhnlich, es ist extrem sauer mit PH Werten zwischen 2 und 4, vergleichbar mit Essig oder Magensäure. Es ist reich an gelösten Gasen wie Schwefelwasserstoff, Methan und Wasserstoff.

5:57 Es enthält hohe Konzentrationen von Metallen, Eisen, Kupfer, Zink, Blei, Silber und sogar Gold. Dieses toxische Gebräu würde die meisten Lebensformen sofort töten und doch ist es genau hier, wo Leben gedeiht. Die erste große Überraschung für die Wissenschaftler im Jahr 1977 war die schiere Menge an Leben. Um die schwarzen Raucher riesige Röhrenwürmer bis zu 2,4 Meter lang, mit leuchtend roten Büscheln. Ihre Kiemen ragten aus weißen Röhren hervor, riesige Muscheln, manche so groß wie Teller, drängten sich dicht an dicht. Blinde weiße Krabben krabbelte über die Schornsteine, Garnelen mit speziellen Lichtorganen anstelle von Augen, tummel Illten sich in den aufsteigenden heißen Wolken. Diese Organismen leben nicht

7:00 trotz der extremen Bedingungen hier, sie sind auf sie angewiesen, die Grundlage dieses Ökosystems ist nicht die Photosynthese wie an der Meeresoberfläche, sondern die Chemosynthese. Bakterien und Archaeen einzellige Mikroorganismen nutzen die chemische Energie aus dem heißen Wasser, um organische Moleküle aufzubauen.

7:25 Sie oxidieren Schwefelwasserstoff oder Methan und gewinnen dabei Energie, ähnlich wie Pflanzen Sonnenlicht nutzen diese chemosynthetischen Mikroorganismen bilden die Basis der Nahrungskette, die. Manche leben frei im Wasser, andere bilden dichte bakterielle Matten auf Oberflächen, wieder andere Leben in Symbiose mit größeren Organismen.

7:50 Die Röhrenwürmer, zum Beispiel Rictia Pachyptila, wie sie wissenschaftlich heißen, haben keinen Verdauungstrakt, sie nehmen keine Nahrung auf im herkömmlichen Sinne, stattdessen beherbergen sie Billionen von chemosynthetischen Bakterien in einem speziellen Organ. Dem Trophosom, das bis zu 60% ihres Körpergewichts ausmacht. Der Röhrenwurm versorgt diese Bakterien mit Schwefelwasserstoff und Sauerstoff aus dem Meerwasser, aufgenommen durch sein rotes Kiemenbüschel, das Hämoglobin enthält und die Bakterien produzieren im Gegenzug organische Moleküle, die den Wurm ernähren. Es ist eine perfekte Symbiose, die es dem Wurm ermöglicht, in einer Umgebung zu gedeihen, in der keine andere vielzellige Lebensform überleben könnte.

8:47 Die Muscheln Arten wie Battimodiolus und Kalyptogena haben ähnliche symbiotische Beziehungen, ihre Kiemen sind vollgepackt mit chemosynthetischen Bakterien. Die Garnelen der Gattung Rimicaris haben sogar Bakterien auf ihren modifizierten Augen. Diese Garnelen sind blind im herkömmlichen Sinne, aber ihre Rückenpanzer enthalten lichtempfindliche Organe, die möglicherweise die schwache Wärmestrahlung der heißen Quellen wahrnehmen können.

9:19 Die Artenvielfalt an schwarzen Rauchern ist erstaunlich. Seit der ersten Entdeckung 1977 wurden hunderte von neuen Arten identifiziert, viele davon nirgendwo sonst auf der Erde zu finden. Es gibt Tintenfische, Octopusse, Aale, Fische und unzählige wirbellose Arten der Pompeji Wurm Alvinella Pompejana hält den Rekord für das Hitzebeständigste vielzellige Tier.

9:52 Er kann Temperaturen von bis zu 80 Grad Celsius überleben, indem er mit seinem Kopf im kühlen Wasser lebt, während sein Schwanz in den heißen Quellen steckt. Die Entdeckung dieser Ökosysteme revolutionierte unser Verständnis des Lebens plötzlich war klar, dass Leben nicht von der Sonne abhängig sein muss, Energie kann auch aus chemischen Reaktionen gewonnen werden. Diese Erkenntnis hatte enorme Implikationen für die Astrobiologie.

10:25 Die Suche nach Leben im Universum, wenn leben auf der Erde unabhängig von Sonnenlicht existieren kann, könnte es dann nicht auch in den dunklen Ozeanen unter den Eiskrusten der jupitermonde Europa oder Enceladus existieren? Schwarze Raucher gibt es nicht nur am Galapagos rücken. Sie wurden an Mittelozeanischen Rücken auf der ganzen Welt gefunden, im Atlantik, im Pazifik, im Indischen Ozean, sogar in der Arktis. Jede Region hat ihre eigene charakteristische Gemeinschaft von Organismen, angepasst an die lokalen Bedingungen insgesamt wurden bisher über 500 aktive Hydrothermale Schlotfelder entdeckt.

11:15 Aber Wissenschaftler schätzen, dass es Tausende gibt, die noch darauf warten, entdeckt zu werden. Es gibt auch weiße Raucher, hydrothermale Schlote, die kühleres Wasser ausstoßen, typischerweise 40 bis 90 Grad Celsius, diese bilden weiße oder hellgraue Schornsteine aus Calciumcarbonat und anderen Mineralien, das bekannteste weiße Raucherfeld ist die Lost City am Mittelatlantischen Rücken. Entdeckt im Jahr 2000 die Schornsteine dort erreichen bis zu 60 Meter Höhe und bestehen aus weißem Turmartigem Carbonatgestein.

11:55 Das austretende Wasser ist stark alkalisch mit PH Werten von 9 bis 11 das genaue Gegenteil der sauren schwarzen Raucher, die Lost City, ist besonders interessant für Ursprungs des Lebens Forschung. Die chemischen Reaktionen dort, die Serpentinisierung von Olivin, einem Mineral im ozeanischen Mantelgestein, produzieren Wasserstoff und Methan genau die Verbindungen, die frühe Lebensformen möglicherweise genutzt haben. Manche Wissenschaftler glauben, dass Leben nicht in warmen kleinen Teichen an der Oberfläche entstand, wie Darwin spekulierte, sondern in solchen hydrothermalen Umgebungen. Die Theorie besagt, dass die porösen mineralischen Strukturen in Hydrothermalen Schloten als natürliche Reaktionskammern gedient haben könnten, in denen

12:51 einfache organische Moleküle sich zu komplexeren Verbindungen verbanden. Die Temperaturgradienten, die chemischen Gradienten, die Verfügbarkeit von Energie und Bausteinen, all das hätte die Entstehung des ersten Lebens begünstigt, wenn das stimmt, die. Dann waren die Vorfahren aller Lebewesen auf der Erde möglicherweise thermophile Mikroorganismen, die in heißen, dunklen Umgebungen lebten. Die Lebensdauer eines einzelnen Schwarzen Rauchers ist begrenzt, manche sind nur für Jahrzehnte aktiv, andere für Jahrhunderte, wenn die Magmakammer darunter abkühlt oder wenn geologische Verschiebungen die Wasserzirkulation unterbrechen. Hört der Schlot auf zu rauchen, die Organismen sterben oder wandern zu neuen aktiven

13:44 Schloten. Diese räumliche und zeitliche Variabilität wirft interessante Fragen auf. Wie finden die Larven von Röhrenwürmern und Muscheln neue Hydrothermale Schlote, die hunderte Kilometer entfernt sein können? Die Antwort liegt teilweise in den Strömungen. Die Larven driften mit den Ozeanströmungen und können über große Entfernungen verbreitet werden. Manche Arten haben außergewöhnlich lange Larvalstadien mehrere Monate bis über ein Jahr, was ihnen Zeit gibt, neue Schlote zu finden, es wird auch vermutet, dass die Larven chemische Signale wahrnehmen können, sie riechen buchstäblich die Schwefelwasserstofffahne, die von aktiven Schloten ausgeht, und folgen ihr zur Quelle. Die Erforschung schwarzer

14:36 Raucher ist technisch extrem herausfordernd. Die Tiefsee ist eine der am wenigsten erforschten Umgebungen auf der Erde. Wir wissen mehr über die Oberfläche des Mondes als über den Meeresboden Forschungs u. Boote wie Alvin können nur wenige Stunden in der Tiefe bleiben und nur 2 bis 3 Wissenschaftler aufnehmen Roboter u. Boote.

15:01 R Roves Remotely operated Vehicles erlauben längere Tauchgänge, aber die Steuerung aus der Ferne ist schwierig. Die Temperaturen sind eine besondere Herausforderung, Instrumente müssen gleichzeitig mit eiskaltem Meerwasser und bis zu 400 Grad heißem hydrothermalen Wasser umgehen können, der Druck kann elektronische Geräte zerdrücken.

15:27 Die korrosiven Chemikalien im heißen Wasser greifen Materialien an. Dennoch haben Wissenschaftler ausgeklügelte, probenarme Geräte entwickelt, spezielle Behälter, die Wasser, bakterienmatten und sogar lebende Organismen an die Oberfläche bringen können. Ein besonderer Durchbruch war die Installation von permanenten Observatorien am Meeresboden.

15:54 Das Neptune Netzwerk vor der Küste Kanadas und ähnliche Systeme erlauben kontinuierliche Beobachtungen über Jahre hinweg. Kameras, Temperatursensoren, Strömungsmessgeräte und chemische Sensoren sind mit Kabeln verbunden und liefern Echtzeitdaten aus der Tiefsee. Diese Observatorien haben gezeigt, wie dynamisch hydrothermale Systeme sind, mit Eruptionen, Erdbeben und schnellen Veränderungen in der Gemeinschaft der Organismen. Schwarze Raucher haben auch wirtschaftliche Bedeutung die Metallkonzentrationen in den Mineralablagerungen sind außergewöhnlich hoch, oft viel höher als in terrestrischen Erzen.

16:41 Manche Schlote enthalten signifikante Mengen an Kupfer, Zink, Gold und Silber. Das hat Interesse an Tiefseebergbau geweckt, mehrere Länder und Unternehmen haben Lizenzen für die Exploration von Mineralressourcen in internationalen Gewässern erworben, doch tiefseebergbau ist hoch umstritten, die ökologischen Auswirkungen wären enorm und weitgehend unbekannt. Die langsam wachsenden Lebensgemeinschaften um schwarze Raucher würden zerstört, möglicherweise für Jahrhunderte Sedimentwolken vom Abbau würden sich über tausende von Quadratkilometern ausbreiten und empfindliche Organismen ersticken.

17:26 Viele Wissenschaftler warnen, dass wir diese Ökosysteme zerstören könnten, bevor wir sie überhaupt verstehen. Die genetische und biochemische Vielfalt in Hydrothermalen Wendt Gemeinschaften ist eine Schatzkammer für die Biotechnologie. Enzyme aus thermophilen Bakterien, die bei hohen Temperaturen funktionieren, werden bereits in der Industrie eingesetzt, zum Beispiel in der Polymerasekettenreaktion PCR, einer grundlegenden Technik in der Molekularbiologie. Die Tacuk Polymerase, ein Enzym aus dem Bakterium Thermos aquaticus, das in heißen Quellen lebt, hat die molekulare Diagnostik revolutioniert.

18:13 Möglicherweise gibt es noch unentdeckte Antibiotika, Enzyme und andere nützliche Substanzen in den Mikroben der schwarzen Raucher. Diese Organismen haben biochemische Lösungen für extreme Probleme entwickelt. Stabilität bei hohen Temperaturen, Schutz vor oxidativem Stress, überleben in Sauren oder alkalischen Umgebungen. Diese Lösungen könnten für die Medizin, die Industrie und die Biotechnologie von unschätzbarem Wert sein. Die Rolle der schwarzen Raucher im globalen Geochemischen Kreislauf ist bedeutend.

18:50 Insgesamt transportieren hydrothermale Systeme gewaltige Mengen an Wärme und Chemikalien vom Erdinneren in die Ozeane. Das heiße Wasser beeinflusst die Temperatur und Chemie des Meerwassers, wenn auch in kleinem Maßstab. Die Metalle, die aus den Schloten ausfallen, können sich über große Entfernungen verteilen und zur Metallkonzentration in Sedimenten beitragen.

19:19 Interessanterweise könnten schwarze Raucher auch zur Entstehung von Erzlagerstätten an Land beigetragen haben. Viele der größten Kupfer und Zinklagerstätten der Welt wie die zyprischen Kupferlagerstätten oder die Erzlagerstätten von Kanada sind fossile hydrothermale Systeme. Sie bildeten sich am Meeresboden vor hunderten Millionen Jahren und wurden später durch tektonische Prozesse an die Oberfläche gehoben. Die Metalle, die wir heute abbauen, wurden einst von schwarzen Rauchern abgelagert, während wir langsam aus der Tiefe aufsteigen, zurück zur sonnenbeschienenen Oberfläche, können wir über die tieferen Bedeutungen dieser außergewöhnlichen Umgebungen nachdenken. Schwarze Raucher zeigen uns,

20:13 dass Leben extrem widerstandsfähig und anpassungsfähig ist. Sie zeigen uns, dass Ökosysteme auf völlig unterschiedlichen Energiequellen basieren können. Sie erweitern unser Verständnis dessen, was möglich ist. Diese Erkenntnis ist demütigend und ermutigend zugleich. Demütigend, weil sie uns zeigt, wie wenig wir über unseren eigenen Planeten wissen. Die Ozeane bedecken 71% der Erdoberfläche und doch haben wir nur einen winzigen Bruchteil des Meeresbodens erforscht. Ermutigend, weil sie zeigt, dass es immer noch Entdeckungen zu machen gibt, Wunder zu finden, Geheimnisse zu lüften. Doch die schwarzen Raucher erinnern uns auch an die Verletzlichkeit dieser Ökosysteme. Sie existieren an der

21:08 Schnittstelle zwischen Erdinneren und Ozean, getrieben von geologischen Prozessen, die Millionen Jahre andauern, aber sie können durch menschliche Aktivitäten, tiefseebergbau, Klimawandel, Ozeanversauerung gestört werden. Wir haben die technologische macht erreicht, selbst die tiefsten Winkel des Ozeans zu beeinflussen.

21:34 Die Ozeane sind das Lebenselixier unseres Planeten, sie produzieren mehr als die Hälfte des Sauerstoffs, den wir atmen, sie regulieren das Klima, absorbieren Kohlendioxid, beherbergen unfassbare Biodiversität. Von den Sonnendurchfluteten Korallenriffen bis zu den dunklen heißen Oasen der schwarzen Raucher, jedes Ökosystem spielt seine Rolle im großen Ganzen.

22:05 Unsere Verantwortung ist es, diese Systeme zu verstehen, bevor wir sie unwiderruflich verändern. Die schwarzen Raucher haben Millionen Jahre vor uns existiert und werden Millionen Jahre nach uns existieren, wenn wir sie lassen. Sie sind ein Erbe, das wir für zukünftige Generationen bewahren sollten.

22:28 Ein Fenster in die Entstehung des Lebens, ein Labor für wissenschaftliche Entdeckungen, ein Zeugnis für die erstaunliche Vielfalt des Lebens auf der Erde. Mögen wir die Lektionen der Schwarzen Raucher beherzigen. Das Leben kostbar ist, dass es an den unwahrscheinlichsten Orten gedeihen kann, dass Extreme zur Norm werden können und dass unser Planet voller Wunder ist, die darauf warten, entdeckt und geschützt zu werden.

22:59 Gute Nacht und mögest du friedlich ruhen, getragen vom Wissen, das Tief unter den Wellen in ewiger Dunkelheit das Leben in seiner seltsamsten und wunderbarsten Form weiter existiert.