Sprosse für Sprosse in die Tiefe

Getrieben von „Fressen ohne gefressen zu werden“ machen viele Tiere im Ozean eine tägliche Pendelbewegung: Bei einsetzender Dunkelheit steigen sie aus der Tiefe in oberflächennahe Schichten auf und tauchen bei Tageslicht wieder hinab. Was aber passiert unterhalb von etwa 1.000 Metern, wo dauerhafte Dunkelheit herrscht? Wandern die Tiere hier auch noch, und gibt es möglicherweise sogar eine „Leiter“ von immer tiefer reichenden Vertikalwanderungen? Und falls ja, was treibt diese an? Diesen Fragen widmet sich die Expedition MSM147 mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN, das vom 10. Oktober bis 5. November 2026 im Atlantik zwischen den Azoren und den Kapverden unterwegs ist. Ein Forschungsteam des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel untersucht, ob es eine mehrstufige „Leiter der Vertikalwanderungen“ gibt, durch die Nahrungsnetze in der Tiefsee auf bisher unbekannte Weise miteinander verbunden sind.

Größte Tierwanderung weltweit

Im oberen Ozean ist das Prinzip der Vertikalwanderung gut belegt: Viele Organismen reduzieren ihr Risiko, gefressen zu werden, indem sie tagsüber tiefer bleiben und nachts aufsteigen. Diese Vertikalwanderung gilt als eine der größten regelmäßigen Tierbewegungen auf der Erde. Unterhalb von etwa 1.000 Metern aber ist es so dunkel, dass „Tag“ und „Nacht“ kaum noch unterscheidbar sind. Daraus ergibt sich die Hypothese, dass die Wanderung hier durch Räuber-Beute-Beziehungen gesteuert wird. „Wenn Organismen aus oberen Schichten nach unten wandern, reagieren die Tiere aus tieferen Schichten darauf – und bewegen sich entsprechend, um die Beute zu erreichen“, sagt Fahrtleiter Dr. Jan Taucher. Er leitet die Forschungsgruppe „Plankton Imaging“ am GEOMAR und das ERC-Consolidator-Projekt „SEA-THROUGH“.

Dass seine Expedition nun gerade in den subtropischen Ostatlantik führt, liegt daran, dass die lichtgesteuerte tägliche Vertikalwanderung in den oberen Wasserschichten (also die erste „Leitersprosse“) als vergleichsweise verlässlich gilt. Für das Forschungsteam ist das ein Vorteil: Je klarer die Muster nahe der Oberfläche sind, desto besser lässt sich prüfen, ob Bewegungen in großer Tiefe zeitlich daran gekoppelt sind. Zugleich erleichtern vorhandene Daten aus früheren Arbeiten im Atlantik den Forschenden, neue Messungen einzuordnen und mögliche Besonderheiten in der Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften zu erkennen.

Live-Beobachtung mit Spezialkameras

„Ob es die Leiter der Vertikalwanderungen tatsächlich gibt, wissen wir noch nicht. Das ist auch schwierig herauszufinden. Um sie zu untersuchen, nutzt die Wissenschaft vor allem Netzfänge – dieselbe Methode wie auch schon vor hundert Jahren“, sagt Jan Taucher. Das Netz zeigt, welche Organismen zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem Ort waren, nicht jedoch, wie sie sich über Stunden hinweg und durch verschiedene Tiefen bewegen. Auch empfindliche gelatinöse Tiere können schlecht erfasst werden, da sie durch die Netze häufig stark beschädigt werden.

Daher werden während der Expedition MSM147 nun verschiedene spezielle Kamerasysteme eingesetzt. Damit die Technik dem extremen Druck in der Tiefe standhält, wurden die Kameras in spezielle Druckgehäuse eingebaut, die am GEOMAR entwickelt und gefertigt wurden. Rotlicht sorgt für Beleuchtung, um die Meerestiere während der Beobachtung möglichst wenig zu stören.

Im Mittelpunkt der Fahrt steht eine vom Forschungsteam selbst entwickelte Kamera, die hochaufgelöste Aufnahmen sehr kleiner Organismen im Millimeterbereich ermöglicht. Die sogenannte PIScO-Kamera (Plankton Imaging with Scanning Optics, zu Deutsch: Abbildung von Plankton mit abtastender Optik) besitzt eine Flüssiglinse und kann damit ihren präzisen Fokus bis zu 70.000 Mal pro Sekunde verstellen. Das ist entscheidend, um kleine, schnell bewegte Organismen in variabler Entfernung zuverlässig abzubilden. Darüber hinaus wird eine Lichtfeldkamera eingesetzt, um größere Meerestiere wie beispielsweise Quallen oder Fische zu beobachten. Sie liefert in Echtzeit dreidimensionale Informationen wie Größen, Distanzen und räumliche Positionen von Tieren, indem sie aus vielen Winkeln gleichzeitig aufnimmt und diese Daten simultan auswertet. Eine weitere Kamera wird biolumineszente Organismen erfassen. Das ist relevant, weil schätzungsweise drei Viertel der Tiefseetiere biolumineszente Signale erzeugen. Durch den Einsatz dieser speziellen Kamerasysteme können diese Tiere und ihr Verhalten direkt in ihrem Lebensraum beobachtet werden.

Grundlagenforschung zu Nahrungsnetzen und Kohlenstofftransport

Die Tiefsee gehört zu den am wenigsten untersuchten Lebensräumen der Erde. Wer über deren Schutz oder Nutzung nachdenkt, braucht zunächst ein Verständnis der ökologischen Abläufe: Welche Organismen sind wo aktiv, und wie sind diese Beziehungen über die verschiedenen Tiefen hinweg gekoppelt? „Was fressen Tiere in der Tiefsee, und wie kommt das Futter dahin? Das sind bislang noch ungelöste Fragen“, erklärt Taucher.

Wenn es synchronisierte Wanderungen der Meerestiere wie auf einer Leiter gibt, ist dies auch ein entscheidendes Puzzlestück für das bessere Verständnis der biologischen Kohlenstoffpumpe. Die Vertikalwanderungen könnten eine Rolle beim Transport von Kohlenstoff in die Tiefe spielen. Wenn Biomasse absinkt oder aktiv in tieferen Schichten umgesetzt wird, kann Kohlenstoff längerfristig gespeichert werden. Besonders unterhalb von etwa 1.000 Metern trägt dies dazu bei, dass der Ozean als Kohlenstoffsenke wirkt.

Expedition in Kürze

Name: MSM147
Forschungsschiff: MARIA S. MERIAN
Fahrtleitung: Dr. Jan Taucher, GEOMAR
Zeitraum: 10.10.2026–05.11.2026
Start: Ponta Delgada, Portugal
Ende: Mindelo, Kapverden
Fahrtgebiet: Ostatlantik