Hin­ab zu den Qu­el­len!

Den Tief­see­vul­ka­nen ha­ben wir al­les zu dan­ken: Sie ha­ben das Le­ben ent­ste­hen las­sen, und sie re­gu­lie­ren auch das Kli­ma so, dass es ge­dei­hen kann.

Die Presse am Sonntag - - Wissen - VON JÜR­GEN LANGENBACH

Well, the­re’s all the­se ani­mals down he­re!“Mit die­sem Satz wur­de in der Bio­lo­gie ein neu­es Ka­pi­tel auf­ge­schla­gen, er tön­te am 17. Februar 1977 aus über 2000 Me­tern Tie­fe vom Mee­res­bo­den na­he den Ga­la­pa­gos-In­seln. Dort war das For­schungs-U-Boot Al­vin hin­ter et­was her, was man noch nie ge­se­hen hat­te: ei­nem Tief­see­vul­kan. Die Al­vin sich­te­te ei­nen, die For­scher wa­ren be­geis­tert, sie wa­ren Geo­lo­gen, und ih­nen gin­gen die Au­gen noch mehr über, als sie sa­hen, dass rund um den Vul­kan auf dem ei­si­gen licht­lo­sen Mee­res­bo­den Le­ben wu­sel­te. „Heißt es nicht, der tie­fe Oze­an sei ei­ne Wüste?“, frag­ten sie hin­auf zum Mut­ter­schiff.

„Ja“, schall­te es zu­rück, und dann kam der Satz mit all den Tie­ren. Mit de­nen konn­ten die Geo­lo­gen we­nig an­fan­gen, sie hol­ten mit Ro­bo­ter­ar­men ei­ni­ge ein, aber sie wa­ren auf den Fang nicht vor­be­rei­tet, ver­such­ten ihn mit dem ein­zi­gen Kon­ser­vie­rungs­mit­tel zu er­hal­ten, das an Bord war: rus­si­schem Wod­ka. Spä­ter ka­men Mee­res­bio­lo­gen, oft auch von der Uni Wi­en, sie in­ven­ta­ri­sier­ten das üp­pi­ge und teils höchst exo­ti­sche Le­ben: Shrimps, Mu­scheln, rie­sen­haf­te Röh­ren­wür­mer.

Al­les ge­deiht in bzw. von der koch­hei­ßen Brü­he, die aus den Vul­ka­nen schießt und mit ih­ren Gif­ten, Schwe­fel­was­ser­stoff vor al­lem, zu­nächst Bak­te­ri­en nährt. Bald fand man ver­schie­de­ne Ty­pen und nann­te sie nach ih­ren Aus­düns­tun­gen Schwar­ze Rau­cher und Wei­ße Rau­cher. Man hielt sie für eher rar, ob­wohl sie theo­re­tisch übe­r­all dort aus dem Mee­res­bo­den aus­bre­chen kön­nen, wo der Pla­net fra­gil ver­näht ist: Wo die Erd­plat­ten aus­ein­an­der­drif­ten, längs durch den At­lan­tik und den Pa­zi­fik: „Der 40.000-Mei­len Vul­kan“ti­tel­ten im Früh­jahr die „New York Ti­mes“. Das war leicht jour­na­lis­tisch über­höht, aber die jüngs­te Bi­lanz von Ed­ward Baker (Seattle) zeigt, dass die Zahl der vul­ka­nisch ak­ti­ven Ab­schnit­te stark nach oben kor­ri­giert wer­den muss (Earth and Pla­ne­ta­ry Sci­ence Let­ters 449, 186).

Und nicht nur die Zahl, die Be­deu­tung auch: Nach jet­zi­gem Stand wa­ren Tief­see­vul­ka­ne die Qu­el­len des Le­bens, an ih­nen be­gann es: Zum ei­nen ist che­misch dort viel ver­sam­melt, was zu sei­nen Grund­bau­stei­nen wer­den konn­te; zum an­de­ren lie­ßen sich die Bio­mo­le­kü­le dort phy­si­ka­lisch auf­kon­zen­trie­ren, lang be­vor es es Zell­mem­bra­nen gab: in Gesteins­po­ren (sie­he „Pres­se am Sonn­tag“31. 8. 2014). Dar­auf deu­te­ten bis­her La­bor­ex­pe­ri­men­te, nun hat Wil­li­am Mar­tin (Düsseldorf ) Be­stä­ti­gung in den Ge­nen ge­fun­den: Er hat aus de­nen des heu­ti­gen Le­bens die des pos­tu­lier­ten Ah­nen – er heißt Lu­ca: last uni­ver­sal com­mon an­ces­tor – re­kon­stru­iert: „Das Le­ben ent­stand in ei­ner hydro­ther­ma­len Um­welt.“(Na­tu­re Mi­cro­bio­lo­gy 25. 7.) En­de der Eis­zei­ten. Nun war das Le­ben da, nun brauch­te es kon­stan­te Um­welt­be­din­gun­gen, halb­wegs we­nigs­tens: Zu heiß darf es nicht wer­den, zu kalt auch nicht, das vor al­lem. Aber das Kli­ma schwankt, der Him­mels­me­cha­nik we­gen, ein­mal ist die Er­de nä­her an der Son­ne, dann ist sie wei­ter weg, ih­re Ach­se ist auch nicht im­mer gleich ge­neigt. Das sum­miert sich zu den Zy­klen von Eis­zei­ten und Zwi­schen­eis­zei­ten – ei­ne ge­nie­ßen wir –, be­nannt wur­den sie nach ih­rem Ent­de­cker Mi­lan­ko­vic:´ Auf 100.000 ei­si­ge Jah­re fol­gen 10.000 mil­de­re, dann wird es wie­der kalt.

Dann wird es wie­der warm. Wie das? Die Ab­küh­lung lässt sich leicht er­klä­ren: Sie kommt, wenn die Er­de wei­ter weg ist von der Son­ne, und in ih­rem Ge­fol­ge kommt ein „run away“in Gang: Eis ge­biert Eis, der Al­be­do we­gen, sie ist das Maß der Re­fle­xi­on der Son­nen­strah­lung durch Ober­flä­chen. Dun­k­les Land oder Was­ser re­flek­tiert nicht viel, Eis tut es und kühlt au­to­ma­tisch wei­ter. Was kann die­sen Lauf um­keh­ren? Die pe­ri­odi­sche An­nä­he­rung der Er­de an die Son­ne al­lein schafft das nicht. Ei­nen mög­li­chen Mecha­nis­mus be­merk­te Ma­ya Goya (Co­lum­bia University), als die US-Ma­ri­ne ge­hei­mes Ma­te­ri­al frei­gab: Die wuss­te lang vor der zi­vi­len For­schung, dass es auf dem Mee­res­bo­den bro­delt, sie hat­te gro­ße Oh­ren im Meer, zum Er­lau­schen feind­li­cher U-Boo­te. Neun Jah­re konn­te Goya aus­wer­ten, in je­dem rum­pel­ten die Vul­ka­ne zwi­schen Früh­jahr und Som­mer, sonst nicht. Zwi­schen Früh­jahr und Som­mer? Da sorgt die Ent­fer­nung der Son­ne von der Er­de für die stärks­ten Ge­zei­ten, der Druck der Was­ser­säu­le auf den Mee­res- bo­den ist bei Flut hö­her und bei Eb­be tie­fer als sonst.

Dann bre­chen die Vul­ka­ne leich­ter aus dem Mee­res­bo­den. Der Fund reg­te Goya da­zu an, grö­ße­re Pe­ri­oden in den Blick zu neh­men, die Eis­zei­ten: In ih­nen ist viel Was­ser ver­glet­schert, die Mee­res­spie­gel fal­len Hun­der­te Me­ter, die Vul­ka­ne kön­nen mit ex­tre­mer Kraft los­le­gen – und ex­trem viel CO2 spu­cken, das bringt das En­de der Eis­zei­ten. Be­stä­tigt wird das Sze­na­rio durch die Schich­tun­gen der Tief­see­vul­ka­ne, sie sind zu Eis­zei­t­en­den viel mäch­ti­ger (Geo­phy­si­cal Research Let­ters 42, S. 1346).

Aber das pe­ri­odi­sche Au­feb­ben der Vul­ka­ne reicht nicht: CO2 bzw. Koh­len­stoff kommt nicht nur aus den Ozea­nen, es strömt auch hin­ein. Dort darf es nicht blei­ben, sonst wür­de es ewig ei­sig: Oh­ne den na­tür­li­chen Treib­haus­ef­fekt hät­te die Er­de ei­ne Durch­schnitts­tem­pe­ra­tur von mi­nus 18 Grad. Des­halb

Dort ist che­misch und phy­si­ka­lisch viel da, was Bio­mo­le­kü­le er­mög­licht hat. Dort wird das En­de von Eis­zei­ten ein­ge­läu­tet und ewi­ges Ve­rei­sen ver­hin­dert.

muss der Koh­len­stoff wie­der aus dem Meer her­aus, vor al­lem der im ge­lös­ten or­ga­ni­schen Ma­te­ri­al, dis­sol­ved or­ga­nic mat­ter (DOM). Das ist Koh­len­stoff, von dem man kaum et­was weiß –, 95 Pro­zent der Mo­le­kü­le sind laut Torsten Ditt­mar (Bre­men) in ih­rer Struk­tur un­be­kannt –, er geht des­halb nicht in Kli­ma­mo­del­le und Be­rich­te des Uno-Kli­ma­bei­rats ein. Fest steht nur so viel: DOM wird von Bak­te­ri­en pro­du­ziert, kann aber we­der von ih­nen noch von an­de­rem Le­ben ge­nutzt wer­den, weil sei­ne Bin­dun­gen sich nicht auf­bre­chen las­sen. Und: Im DOM ru­hen gi­gan­ti­sche Men­gen Koh­len­stoff, 662 Mil­li­ar­den Ton­nen, mehr als in al­len Land­pflan­zen (610 Mrd.) und nicht viel we­ni­ger als in der At­mo­sphä­re (835 Mrd.).

In die muss es wie­der. In die kann es aber nur, wenn es bio­ver­füg­bar wird. Wie­der hel­fen Tief­see­vul­ka­ne, Ditt­mar hat es ge­zeigt, er hat DOM im La­bor auf 380 Grad er­hitzt, so viel hat es leicht in den Vul­ka­nen. Das bricht die Ver­bin­dun­gen auf (Na­tu­re Geo­sci­ence 8, S. 856). Die Hit­ze­müh­len mah­len so lang­sam wie fein: Die Mee­re sind groß, aber nach 40 Mil­lio­nen Jah­ren ist je­der Li­ter durch Spal­ten in Vul­ka­ne ge­ra­ten und aus ih­nen her­aus­ge­schos­sen.

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