Riesenasseln und Co: Was ist Tiefsee-Gigantismus?

In der Tiefsee tummeln sich jede Menge kuriose Lebensformen. Was ist dran am sogenannten Tiefsee-Gigantismus, also der These, dass die Lebewesen dort unten tendenziell besonders riesig werden? 

Die Tiefsee ist zu weiten Teilen noch unerforscht und man kann sie daher in gewisser Hinsicht mit dem Weltraum vergleichen. Die Oberfläche des Planeten Mars ist beispielsweise besser kartiert als die Tiefen unserer Ozeane. Das ist nur ein Fakt, der zeigt, dass auch unser Heimatplanet noch jede Menge Geheimnisse zu bieten hat, die es zu entschlüsseln gilt. Eine richtige einheitliche Definition, wo die Tiefsee beginnt, gibt es nicht. Relativ weit verbreitet ist aber die Ansicht, dass die Tiefsee 200 Meter unter der Meeresoberfläche beginnt. Nach dieser Definition gehören 88% der Fläche der Weltmeere zur Tiefsee. Die Tiefsee zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass sie im Großen und Ganzen völlig dunkel ist. Kein Sonnenlicht dringt in diese Abgründe der Ozeane vor und deswegen findet dort fast keine biologische Primärproduktion statt. Primärproduktion ist die Produktion von Biomasse durch Umwandlung von Licht. An Land erfolgt diese Primärproduktion durch Pflanzen. Bäume erzeugen zum Beispiel durch Photosynthese Energie. Genauer gesagt: Sie produzieren unter Einfluss von Sonnenlicht und mit Hilfe von Kohlenstoffdioxid und Wasser Sauerstoff und auch das Zuckermolekül Glucose, das ihnen als Energiestoff dient.

Ohne Licht wird dieser Vorgang in der Tiefsee schwierig. Aber das Leben findet immer einen Weg und deswegen gibt es in der Tiefsee doch eine Art der Primärproduktion. Diese findet in Tiefsee-Vulkanen statt, sogenannten Schwarzen Rauchern. Hier treten Sulfide, also Verbindungen aus Metallen und Schwefel, aus dem Meeresboden aus und clevere Bakterienstämme nutzen genau das als Lebensgrundlage. Diese Bakterien können von diesen anorganischen Stoffen leben, eine Fähigkeit, die man als Chemolithotrophie bezeichnet. Es gibt sogar die relativ anerkannte Theorie, dass diese Schwarzen Raucher der Geburtsort des ersten Lebens auf unserem Planeten sind. Vielleicht ist in der Tiefsee, in einem Vulkan am Ozeanboden das erste mal aus anorganischer Materie ein Lebewesen entstanden. Vielleicht stammen wir alle also ganz ursprünglich aus der Tiefsee! 

In den dunklen Tiefen der Ozeane ist biologische Primärproduktion nur sehr eingeschränkt möglich

Obwohl es dort unten nur diesen einen Prozess zur biologischen Primärproduktion gibt, tummeln sich in der Tiefsee dennoch zahlreiche Lebewesen. Allesamt sind sie absolute Überlebensexperten, die im Laufe der Evolutionsgeschichte geschickte Taktiken entwickelt haben, um an diesem unwirtlichen, dunklen Ort zu gedeihen. Und viele von ihnen werden erstaunlich groß. Ein Beispiel ist die Riesenassel. Sie wird bis zu 45 cm groß und erreicht ein Gewicht von 1,7 Kilogramm. Die meisten Asselarten werden nur zwischen 1 und 5 cm groß. So einer Riesenassel möchte man nicht unbedingt begegnen und tatsächlich ist das auch sehr unwahrscheinlich, da sie in bis zu 2.000 Meter Tiefe leben. Ein weiteres bekanntes Beispiel für den Tiefseegigantismus ist der Riesenkalmar. Wie groß diese Tiere wirklich werden können, ist noch ungewiss. Gerüchteweise wurden schon Exemplare mit bis zu 18 Meter Länge gesichtet, die meisten Forscher halten indes eher 8 bis 12 Meter für realistisch. Diese Tiefseeriesen leben in bis zu 1000 Meter Tiefe und können sogar Pottwalen gefährlich werden. Riesenkalmare haben auch gigantische Augen, die bis zu fünfundzwanzig cm groß werden können. 

Man würde intuitiv vermuten, dass gerade in der Tiefsee, wo es wenig Licht gibt und Ressourcen ohnehin knapp sind, Lebewesen eher kleiner werden, um ressourcensparender funktionieren zu können. Wie ist das Phänomen des Tiefseegigantismus also zu erklären? Zunächst mal ist wichtig festzustellen, dass es nicht alle Arten in der Tiefsee betrifft. Es gibt natürlich auch sehr kleine Lebewesen in den unteren Bereichen der Weltmeere. Der Tiefseegigantismus ist also eine Überlebensstrategie, die von einigen Arten angewendet wird, aber bei weiterem nicht von allen. 

Riesenasseln können eine erstaunliche Größe erreichen

Erstmal ist zu klären, weshalb die immensen Größen einiger Lebewesen physikalisch überhaupt möglich ist. Müsste nicht der Wasserdruck da unten alleine dafür sorgen, dass die Lebewesen eher kleiner werden? Nein, denn der Wasserdruck ist kein Problem, da diese Lebewesen in einem noch höheren Maße als beispielsweise wir Menschen selbst aus Wasser bestehen. Sie besitzen kein schweres Skelett und Wasser ist nicht sonderlich komprimierbar. Tatsächlich ist es das Wasser und die eher weiche Konsistenz dieser Lebewesen, die es ihnen ermöglicht, so groß zu werden. Das erklärt, warum der Gigantismus möglich ist, aber nicht warum er sinnvoll ist. Der Grund hierfür sind zwei biologische Regeln: Die Kleibersche Regel und die Bergmannsche Regel. Die Kleibersche Regel (oder auch das Kleibersche Gesetz), besagt, dass Tiere, die größer sind, im Allgemeinen effizienter funktionieren. Eine Katze zum Beispiel, die die hundertfache Masse einer Maus hat, hat nur einen etwa 32 mal höheren Stoffwechsel als eine Maus. Das Kleibersche Gesetz ist, wie viele andere biologische Gesetze, eine Folge der Physik der tierischen Kreislaufsysteme. Es hat auch viel mit dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und der fraktalen Natur der Blutgefäße zu tun. Riesige Tiere, die in den Tiefen der Ozeane schwimmen, sind darauf angewiesen, dass die Nahrung von oben herabfällt, und da die Nahrung oft knapp ist, haben sie einen großen Anreiz, effizienter zu werden – und deshalb größer.

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Die Bergmannsche Regel ist eine allgemeine Korrelation zwischen zunehmender Körpergröße und sinkender Temperatur. Sie besagt, dass größere Arten eher in kälteren Umgebungen zu finden sind, und kleinere Arten tendenziell in wärmeren Regionen. Bei Warmblütern ist dies definitiv der Fall, denn je größer ein Tier ist, desto weniger Körperfläche besitzt es in Relation zu seinem Volumen, die mit der umgebenden Umwelt in Kontakt kommt. Anders gesagt: Ein Elefant besitzt in Relation zu seinem Volumen weniger Körperfläche die mit der Umwelt interagiert als eine Maus. Bei Tieren, die im Meer schwimmen, hängt dies mit der Zellteilung und der verlängerten Lebensspanne zusammen. 

Ihre erhebliche Größe bietet für die Riesenkalmare evolutionäre Vorteile

Zusammengefasst lässt sich sagen: Einige Arten in der Tiefsee haben im Laufe der Evolutionsgeschichte die Strategie des Gigantismus adaptiert und Gründe hierfür sind unter anderem, dass große Tiere effizienter sind, das sogenannte Kleibersche Gesetz und dass die größere Körpergröße im Vergleich zum Körpervolumen weniger anfällig ist für Wärmeabgabe in die Umgebung, die sogenannte Bergmannsche Regel.

Noch mehr Informationen über den Tiefseegigantismus und reale Aufnahmen vieler unheimlicher Meeresbewohner gibt es in diesem Video:

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Kosmische Barriere vorm Schwarzen Loch

Wissenschaftler haben eine gigantische Barriere zwischen uns und dem Zentrum der Milchstraße entdeckt – was diese Absperrung ist und warum sie Leben retten kann, erfahrt ihr in diesem Beitrag. 

Eine kosmische Barriere im galaktischen Zentrum hat sich aufgetan und Ähnlichkeiten zur Handlung von “Star Trek Fünf : Am Rande des Universums” sind rein zufällig. Aber bevor wir uns dieser galaktischen Absperrung widmen und prüfen, was das eigentlich sein soll, schauen wir uns die örtlichen Begebenheiten in unserer Galaxis an.

Weit draußen in unserer Galaxis

Wir sind in unserer eigenen Galaxis, der Milchstraße, eine wortwörtliche Randerscheinung. Unser Sonnensystem ist siebenundzwanzigtausend Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt und liegt in einem der äußeren Spiralarme der Galaxis. Im Mittelpunkt des galaktischen Zentrums befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch mit dem schönen Namen Sagittarius A*. Und nein, es handelt sich dabei nicht um ein Gendersternchen. Dieses Schwergewicht bringt mehr als vier Millionen Sonnenmassen auf die Waage und hält durch seine Schwerkraft unsere Galaxis in ihrer Form. Auch wir werden von der Gravitation von Sagittarius A* erfasst. Gerade in diesem Moment rotiert unser Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von zweihundertvierzig Kilometern pro Sekunde um das Schwarze Loch.  

Helle Bereiche in Richtung Zentrum

Der Rest des galaktischen Zentrums weist eine sehr hohe Sternendichte auf, viel höher als in den Außenbereichen der Milchstraße. Deswegen sieht das Zentrum unserer Galaxis auf Darstellungen auch immer besonders hell aus. Solche Darstellungen sind aber natürlich nicht echt, denn dafür müsste jemand aus der Galaxis rausgeflogen sein, um ein Foto zu schießen. Diese Distanz ist aber weder für Menschen noch für Roboter derzeit in einer realistischen Zeit zu schaffen. 

Der Blick ins galaktische Zentrum vom Sonnensystem aus

Wir sitzen in unserem Spiralarm der Milchstraße und versuchen zu verstehen, wie die Galaxis genau aufgebaut ist. Und das ist gar nicht so einfach – stellt euch mal vor, ihr würdet versuchen den Aufbau eures Hauses herauszufinden, könnt aber die Ecke des Wohnzimmers nicht verlassen. Die Erforschung der Milchstraße ist also ein ziemlich kompliziertes Unterfangen. 

Nur wenig kosmische Strahlung aus dem Zentrum 

Umso erstaunter waren die Astronomen, als sie gemessen haben, dass aus dem Zentrum der Milchstraße unerwartet wenig kosmische Strahlung zu uns dringt. Kosmische Strahlung ist eine hochenergetische Teilchenstrahlung, die unter anderem von Sternen und Supernovae produziert wird. Da im Zentrum der Milchstraße die Sternendichte sehr hoch ist, würde man erwarten, dass von dort sehr viel kosmische Strahlung zu uns dringt – aber das Gegenteil ist der Fall. Es muss also irgendwas zwischen uns und dem galaktischen Zentrum geben, das die Strahlung abschirmt. 

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Herausgefunden haben das Wissenschaftler der chinesischen Akademie der Wissenschaften. Der beteiligte Forscher Xiaoyuan Huang sagt dazu: “Wenn es keine Barriere gibt, sollte die Komponente des kosmischen Strahlungsmeeres auch in der zentralen Region vorhanden sein. Die Daten zeigen jedoch, dass genau das Gegenteil der Fall ist und eine Barriere vorhanden sein muss.”

Fermi-Teleskop zeigt Barriere

Aber wie haben die Forscher das überhaupt gemessen? Sie nutzten Daten des Fermi Gamma-ray Space Telescope, ein Weltraumteleskop, das den Himmel im Gammabereich durchmustert. Gammastrahlung ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung und die Beobachtung des Universums im Gammabereich ermöglicht es uns daher, besonders energetische Ereignisse wie Explosionen und Kollisionen von Sternen zu untersuchen. 

Die chinesischen Forscher haben die Daten des Fermi Teleskops der letzten 13 Jahre analysiert und haben auch eine Theorie, worum es sich bei der mysteriösen kosmischen Barriere handeln könnte. Die Antwort: Dort liegt der Planet Sha-Ka-Ree, auf dem Gott wohnt. Ok, genug Star Trek Anspielungen für heute. Die wahre Ursache könnte das supermassive Schwarze Loch Sagittarius A* sein. Die Forscher glauben, dass Sagittarius A* ein massives Magnetfeld um sich herum ausgebildet hat, das mit der kosmischen Strahlung wechselwirkt und diese wegdrückt. Diese Magnet-Barriere hat wohl eine Ausdehnung von sechshundertzwanzig Lichtjahren um das Schwarze Loch herum. 

Vergleich mit der Heliosphäre?

Mich erinnert das so ein wenig an eine ganz ähnliche Barriere innerhalb unseres Sonnensystems: Die sogenannte Heliosphäre der Sonne. Die Heliosphäre ist der Bereich, in dem der Sonnenwind, die Teilchenstrahlung der Sonne, so stark ist, dass er die kosmische Strahlung, die im Rest der Milchstraße vorherrscht, größtenteils verdrängt. Wir leben also in einer geschützten Blase, die unsere Sonne für uns bereitstellt und ohne die sich vermutlich kein Leben auf der Erde hätten entwickeln können. Danke, Sonne. 

Darstellung der Heliosphäre

Das Ende der Heliosphäre bezeichnet man als Heliopause. Die hat vor einiger Zeit die Sonde Voyager 2 durchquert, woraufhin viele Medien fälschlicherweise titelten, dass Voyager 2 nun das Sonnensystem verlassen hätte. Ich behaupte, dass das Sonnensystem nicht hinter der Heliopause endet – dort ist eben nur der Sonnenwind nicht mehr stark genug, um das interstellare Medium zu verdrängen. Die Schwerkraft der Sonne ist dort aber noch für eine laaaange Distanz weiter vorherrschend. 

Aber zurück zum eigentlichen Thema: Der Sonnenwind erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld, so dass die Heliosphäre im Prinzip genau das gleiche Phänomen darstellt, wie die Magnetosphäre um Sagittarius A* – nur dass letzteres natürlich viel gigantischere Ausmaße annimmt, da um das Schwarze Loch herum viel unglaublichere Kräfte wirken als in unserem Sonnensystem. 

Erkenntnisse relevant für mögliche Strahlenauswirkungen

Vielleicht fragt Ihr euch jetzt, weshalb es überhaupt wichtig ist, mehr über die Strahlung in der Milchstraße herauszufinden: Der Grund ist, dass die Strahlung eines der größten Probleme für unser weiteres Vordringen in den Kosmos ist. Auf der Erde werden wir einerseits durch die Heliosphäre und vor allem durch die Erdatmosphäre vor der kosmischen Strahlung geschützt. 

Wenn hoffentlich bald Menschen auf dem Mars leben, wird es absolut essentiell sein, genauestens zu verstehen, welche Auswirkungen die dort erhöhte Strahlung auf unsere Körper hat. Denn so weit wir wissen, kann eine erhöhte Dosis kosmischer Strahlung allerlei Krankheiten hervorrufen und sogar DNA-schädigend sein. Solche Erkenntnisse wie jetzt über die kosmische Barriere im Zentrum der Galaxis können uns also zu einem besseren Verständnis der Gefahren der kosmischen Strahlung verhelfen.

Mehr dazu erfahrt Ihr im folgenden Video:

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