In den Tiefen der Kamtschatkasee in fast 10.000 Metern Tiefe gedeiht das Leben.

Die Meere rund um die Halbinsel Kamtschatka verbergen zwei der tiefsten und längsten Meeresgräben der Welt. Sie sind orografischer Ausdruck der Plattentektonik, die hinter dem starken Erdbeben steckte, das sich dort am Mittwoch im äußersten Osten Russlands ereignete. Eine wissenschaftliche Mission hat nun entdeckt, dass sie auch die tiefsten Ökosysteme der Erde beherbergen. Die Ergebnisse von rund dreißig Tauchgängen, die am Mittwoch in Nature veröffentlicht wurden , zeigen, wie mehrere komplexe Lebewesen in einer Umgebung leben, die reich an Methan und Schwefelwasserstoff, arm an Sauerstoff und natürlich vom Lichtstrahl nicht erreicht wird.

Vor Kamtschatka, weit draußen auf See, liegt der Kurilen-Kamtschatka-Graben, eine 2.100 Kilometer lange Schlucht, die sich von Japan aus nach Süden erstreckt. In einem Winkel von fast 45° trifft er auf den westlichen Teil des Aleutengrabens, der sich von Alaska aus erstreckt, und bildet einen weiteren 2.900 Kilometer langen Riss in der Erde. Hier befinden sich einige der tiefsten Gebiete der Erde nach dem Meerjungfrauentief im Marianengraben .

Sein Ursprung liegt darin, dass in dieser Region bis zu sechs verschiedene tektonische Platten aufeinandertreffen. Der Kurilen-Kamtschatka-Graben beispielsweise entstand durch die Kollision der Pazifischen Platte mit der Ochotskischen Platte unter dem nördlichen Druck der Nordamerikanischen Platte. Diese Subduktion wird als Ursache für das Erdbeben der Stärke 8,8 vom vergangenen Mittwoch angesehen. Diese Dynamik erzeugt Löcher in der Erdkruste, die bis zu 9.578 Meter tief reichen. Dort unten, ohne Licht und Sauerstoff, würde man kein Leben erwarten, doch man hat entdeckt, dass es existiert; und zwar sehr komplex, zahlreich und vielfältig.

„Wir haben Weichtiere und Sibogliniden in unterschiedlichsten Tiefen gefunden“, erklärt der Forscher Vladimir Mordukhovich vom AV Zhirmunsky National Scientific Center for Marine Biology (Russland) und Co-Autor der in „Nature“ veröffentlichten Studie in einer E-Mail. Sibogliniden sind wenig bekannte Tiere, die in Röhren auf dem Meeresboden leben. Sie wurden im sogenannten Sweet Winter Valley – dem größten Teil der beiden Gräben, der bisher noch nie erforscht und unbenannt war – in einer Tiefe von 9.533 Metern gefunden. In einem anderen Gebiet, das die Forscher aufgrund ihrer auffallenden Ähnlichkeit Cotton Field nennen, fanden sie eine noch tiefere Konzentration (9.566 Meter) dieser Lebewesen mit bis zu 5.813 Sibogliniden pro Quadratmeter.

In etwas höheren Lagen entdeckten sie mehrere Muschelarten, die den weißen Miesmuscheln ähneln würden, gäbe es in 8.764 Metern Tiefe keine Muscheln. Die neu entdeckten Lebewesen sind zudem chemosymbiotroph: „Sie beziehen organischen Kohlenstoff von symbiotischen Mikroorganismen, die Methan aufnehmen oder reduzierte Verbindungen, insbesondere Schwefel, verwerten können“, erklärt Mordukhovich. Sie fanden außerdem verschiedene Arten von Schnecken und, noch weiter oben, die ersten Tiefseefische.

Megan Du vom Institute of Deep-Sea Science and Engineering (IDSSE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Erstautorin der Studie erklärt, wie diese Lebewesen dank der Einwirkung anderer mikroskopischer Organismen überleben: „Die symbiotischen Mikroben in diesen Tieren nutzen die Energie aus der Oxidation von Schwefelwasserstoff oder Methan, um organische Verbindungen zu synthetisieren“, erklärt Du. CO₂ gelangt in Form von organischer Substanz auf den Meeresboden. „Das in den Sedimenten vorhandene Methan ist das Ergebnis der mikrobiellen Reduktion von CO₂ aus sedimentären organischen Substanzen, während Schwefelwasserstoff aus der Oxidation von Methan und der Reduktion von Sulfaten entsteht“, erklärt die Forscherin.

Es handelt sich also um Ökosysteme, die auf Methanogenese basieren – die tiefsten, die bisher entdeckt wurden. Diese Arbeit basiert auf 30 Tauchgängen der Fendouzhe , dem Tauchboot der IDSSE und Symbol der aufstrebenden chinesischen Meeresforschung. Damit wurden jedoch nur wenige der insgesamt über 5.000 Kilometer der beiden Gräben erforscht. Forscher glauben, dass es dort unten viel mehr Leben geben muss, viel mehr chemosynthetische Fauna, die unter diesen extremen Bedingungen gedeihen konnte.

Leben in der „Todeszone“

Die Entdeckung hat erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis des tiefen Kohlenstoffkreislaufs. Isotopenanalysen deuten darauf hin, dass Methan in diesen Umgebungen durch mikrobielle Aktivität tief in Sedimentschichten entsteht, die erhebliche Mengen des Elements binden und Methanvorkommen bilden könnten, möglicherweise in Form von Gashydraten. In einer Mitteilung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften wird argumentiert, dieser Befund stelle die gängige Ansicht in Frage, wonach die Ökosysteme der tiefsten Ozeane hauptsächlich durch partikuläre organische Stoffe von der Oberfläche erhalten werden. Die neuen Ergebnisse deuten vielmehr darauf hin, dass sie möglicherweise durch „eine Kohlenstoffquelle aus dem tiefen Untergrund“ erhalten werden, heißt es in der Mitteilung.

Professor Douglas Bartlett vom Scripps Institution of Oceanography der University of California in San Diego (USA) hält diese Arbeit für „schockierend“. Er argumentiert: „Weil sie von einer enormen Verbreitung – über 2.500 km! – chemosynthetischer Gemeinschaften im Kurilen-Kamtschatka-Graben berichtet, einem der am wenigsten erforschten Gräben der Erde, und weil sich herausgestellt hat, dass diese Gemeinschaften sehr tief liegen.“ Bartlett, ein Mikrobiologe, nahm an der Mission Deepsea Challenge teil, die den Filmregisseur und Ozeanographen James Cameron im März 2012 zum dritttiefsten Punkt der Erde brachte – dem Mermaid Deep in den Marianen. Dort fanden sie Spuren von Bakterienmatten. Aber nichts Vergleichbares zu den jetzt entdeckten Ökosystemen, die in den hadalen Tiefen leben. Dieser Begriff für die tiefsten Meeresökosysteme kommt vom französischen Wort hadal (Todeszone), das sich auf den griechischen Gott der Unterwelt, Hades, bezieht.

„Sie haben robuste geochemische und isotopische Daten gesammelt, die das weit verbreitete Vorkommen von methanerzeugenden Mikroben und Mikroben, die zur anaeroben [in Abwesenheit von Sauerstoff] Methanoxidation fähig sind, in syntropher Assoziation [die sich vom Stoffwechsel anderer Organismen ernähren] mit sulfatreduzierenden Bakterien belegen“, bemerkt Bartlett. Diese besondere Form der Methanogenese ist für den amerikanischen Wissenschaftler, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war, von großer Bedeutung: „Der Artikel weist auch auf die charakteristischen Phasen von Methan in hadalen Tiefen hin und postuliert, dass hadale kalte Emanationen durch einen anderen Mechanismus entstehen könnten als jene in geringeren Tiefen.“ Sollte sich dies bestätigen, stünde uns eine alternative Möglichkeit zur Erhaltung des Lebens in der etymologisch sogenannten „Todeszone“ bevor.