Neuentdeckungen am laufenden Band
Nichts, was es nicht gibt
Das Leben im Meer kennt keine Norm: Jede Größe, jede Form, jede Farbe ist erlaubt – und seien sie auch noch so bizarr. Alles ist dabei: Angefangen vom Fransenteppichhai, der tatsächlich wie ein schwimmender Bettvorleger aussieht, über Meerspinnen mit Beinen so lang wie ein ausgewachsener Mensch bis hin zu Quallen, die wie Diskokugeln schimmern, und Würmern in der Gestalt eines Weihnachtsbaums in Miniaturausgabe.
Die Liste der Skurrilitäten und Superlative könnte endlos weitergehen, und sie würde Lebewesen aller Größen und aus allen Ecken des Ozeans beinhalten – insbesondere aber aus extremen Lebensräumen wie der Tiefsee oder den Polarmeeren. Deren harsche Umweltbedingungen fordern ihren Bewohnern besonders ausgeklügelte Anpassungsmechanismen ab, sodass im Laufe der Evolution sowohl die Körperform als auch Farbe und Funktionen der Organismen nur einem einzigen Zweck folgten – nämlich jenem, bestmöglich zu überleben und sich fortzupflanzen.
- 1.1 > Im Scheinwerferlicht des Tauchroboters erscheinen die Körperanhänge der Feuerwerksqualle (Halitrephes maasi) leuchtend rot. Gesichtet wurde diese Tiefseeart bereits im Pazifik, im Atlantik sowie im Mittelmeer. Anscheinend kann sie auch in sauerstoffarmen Gewässern überleben. Viel mehr weiß man allerdings nicht.
- Keine der Schönheiten und vermeintlichen Absurditäten des Lebens im Meer stellt deshalb nur eine Laune der Natur dar. Stattdessen ergeben jedes Merkmal und jede Eigenschaft einen Sinn und haben sich im Laufe der Evolution durch Selektion herausgebildet. Diesen Sinn im Einzelfall zu ergründen und die Rolle einzelner Arten im Nahrungs- und Beziehungsgeflecht des Meeres zu verstehen, gelingt uns Menschen aber bislang nur in Ansätzen. Und manchmal denken wir auch nicht so wirklich nach – so zum Beispiel bei einer Wahl zum hässlichsten Tier der Welt im Jahr 2013.
Die Abstimmung gewann der Blobfisch (Psychrolutes phrictus), weil der Tiefseebewohner auf den gezeigten Fotos an einen großen Feldstein mit griesgrämiger Fratze erinnerte. Tatsächlich aber sehen die gräulich bis anthrazitfarbenen Blobfische in ihrer natürlichen Umgebung, der Tiefsee des Nordpazifischen Ozeans, wie normale Fische aus. Lediglich ihr Kopf ist etwas breiter, weil er mit Knochenplatten gepanzert ist. An die Wasseroberfläche geholt, verzerrt der Druckverlust das Aussehen der bis zu 70 Zentimeter langen Fische jedoch zu einer hässlichen Fratze. Deren Anblick beeindruckte die Abstimmenden dann tiefgreifender als die Tatsache, dass Blobfische älter als 100 Jahre werden können und durch die Tiefseefischerei vom Aussterben bedroht sind.
Der größte Lebensraum des Planeten Erde
Sowohl der Blobfisch als auch der Fransenteppichhai, die Japanische Riesenkrabbe und der Weihnachtsbaumwurm gehören zu den rund 248 000 marinen Arten (Stand: August 2025), die offiziell im Weltregister der marinen Arten (World Register of Marine Species, WoRMS) gelistet werden. Sie alle gelten als „bekannt“. Pro Jahr kommen im Durchschnitt 2332 neu entdeckte Arten hinzu, und ein Ende des Artenzuwachses ist überhaupt nicht in Sicht. Das liegt vermutlich auch an der schieren Größe des Weltozeans.
Er ist der mit Abstand größte Lebensraum auf dem Planeten Erde. Seine Dimensionen lassen sich zwar in Zahlen und Einheiten beschreiben, tatsächlich aber sprengen sie jede menschliche Vorstellungskraft. Der Weltozean enthält 1,3 Milliarden Kubikkilometer Wasser und bedeckt damit eine Meeresbodenfläche von 361 Millionen Quadratkilometern. Das entspricht 71 Prozent der Erdoberfläche oder einer Fläche mehr als achtmal so groß wie der größte Kontinent Asien. Die durchschnittliche Wassertiefe beträgt etwa 3700 Meter. In Tiefseerinnen wie dem Challengertief im westpazifischen Marianengraben aber liegen bis zu elf Kilometer zwischen dem Meeresboden und der Wasseroberfläche. Verglichen mit dieser enormen Wassertiefe erscheint selbst der welthöchste Berg Mount Everest (Höhe: 8848 Meter) nicht mehr als mittelgroß.
- 1.2 > Seinen auffälligen Tentakelkronen verdankt Spirobranchus giganteus seinen Zweitnamen Weihnachtsbaumwurm. Er lebt in einer selbst gebauten Kalkröhre und filtert mithilfe der Tentakel Mikroalgen und Kleinstlebewesen aus dem Wasser.
- Leben gibt es in diesem Raum wirklich überall, am entlegensten Punkt der Tiefseerinnen ebenso wie in der Gezeitenzone des Wattenmeeres oder unter den schwimmenden Gletschereiszungen der Antarktis. Meeresbewohner trotzen sowohl der Kälte in den Polarmeeren als auch den extrem heißen Temperaturen an Hydrothermalquellen, den sogenannten Schwarzen Rauchern. Tierisches Leben floriert selbst dort, wo Menschen es lange für unmöglich hielten – beispielsweise im Meeresboden hypersalziger Tiefseebecken, wie sie es im Mittelmeer gibt. Kein Sauerstoff, dafür hohe Salzkonzentrationen im Porenwasser zwischen den Sedimentkörnern: Extremer als dort können die Lebensbedingungen im Meer kaum sein. Dennoch konnten Forschende drei verschiedene Arten winziger Korsetttierchen (Loricifera) nachweisen, die in der oberen Schicht des Meeresbodens siedeln.
Die enorme Widerstandskraft und Spezialisierung der Meeresorganismen führen Fachleute auf die lange Evolutionsgeschichte des Lebens im Meer zurück. Etwa vier Milliarden Jahre sind vergangen, seitdem sich der einst heiße Planet Erde auf unter 100 Grad Celsius abkühlte, erstmals flüssiges Wasser auftrat und die ersten Ozeane entstanden. Wenig später entstand das erste Leben auf der Erde. Wie und wo ist nicht bekannt, vermutlich aber entwickelten sich die ersten Lebewesen an heißen Quellen an Land und waren Einzeller.
Das Urmeer spielte dann für ihr Überleben eine wichtige Rolle, denn die Erde war zu diesem Zeitpunkt immer wieder starken Meteoriteneinschlägen ausgesetzt. Im Umfeld der Schwarzen Raucher in der Tiefsee dürften die damals existierenden Bakterien und Archaeen jedoch einen sicheren Rückzugsort gefunden haben. Experten gehen deshalb davon aus, dass damals vor allem Tiefseegebiete entscheidend waren für die Weiterentwicklung des Lebens auf unserer Erde.
- 1.3 > Einen kälteren Lebensort als die Unterseite des Rossschelfeises in der Antarktis hätte sich die Seeanemone Edwardsiella andrillae kaum aussuchen können. Forschende entdeckten sie dort, tief eingegraben in das Eis. Nur die Tentakelenden schauen aus dem Gletschereis heraus.
Maximal ein Viertel aller Meeresarten ist bekannt
Heute leben Schätzungen zufolge zwischen ein bis zwei Millionen verschiedene Arten im Meer – angefangen von mikroskopisch kleinen Archaeen und Bakterien über einzellige Algen und Pilze bis hin zu 30 Meter langen Walen und Seetangen. Gleicht man diese Zahlen mit der WoRMS-Artenliste ab, kennen wir aktuell gerade einmal zehn bis 25 Prozent aller Meeresarten. Über die restlichen 75 bis 90 Prozent gibt es keine schriftlich verbrieften Informationen, auch weil wir Menschen viele Meeresregionen, Ökosysteme und Organismengruppen bislang kaum genauer erforscht haben.
Bis zum Ende des Jahres 2023 hatten Experten gerade einmal ein Viertel des weltweiten Meeresbodens kartiert. Vermutet wird zudem, dass einige der bislang am wenigsten untersuchten Organismengruppen im Meer vermutlich Tausende, wenn nicht Hunderttausende unbeschriebene Arten umfassen. Dazu zählen zum Beispiel die Meerasseln (Isopoda), die Meeresschnecken (Gastropoda) und die Scherenasseln (Tanaidacea). Wenig erforscht ist bislang auch die enorme Diversität der Einzeller, welche taxonomisch und evolutionär vermutlich die größten und vielfältigsten der Organismengruppen darstellen.
Überraschende Beobachtungen und Forschungsergebnisse belegen zudem immer wieder aufs Neue, dass wir bis heute nur in Ansätzen verstanden haben, wie sich das Leben im Meer verteilt, welche Stoffwechselprozesse ablaufen und wie es den vielen verschiedenen marinen Lebensgemeinschaften gelingt, das Rad des Lebens kontinuierlich anzutreiben – im Meer ebenso wie auf der Erde insgesamt.
- 1.4 > Fachleute des World Register of Marine Species (WoRMS) führen Buch über alle neu entdeckten Meeresarten. Die Zahl der bekannten Arten ist mittlerweile auf fast 248 000 gestiegen, dennoch kennen wir nur einen kleinen Teil des marinen Artenreichtums.
Art
Die „Art“ gilt als Grundeinheit der biologischen Systematik, ist aber nicht eindeutig definiert. Häufig verwendet wird das biologische Artkonzept. Ihm zufolge wird eine „Art“ als Gruppe von Populationen definiert, deren Mitglieder sich untereinander sexuell fortpflanzen können und fruchtbare Nachkommen hervorbringen. Wichtig dabei: Die als „Art“ bezeichnete Gruppe sollte sich nicht mit anderen Gruppen fortpflanzen können (Kriterium der reproduktiven Isolation).Der Ozean in der Krise
Problematisch an unserem fehlenden Verständnis für das Leben im Meer ist nach Ansicht von Fachleuten, dass wir diese Wissensdefizite gewissermaßen als Status quo akzeptiert haben und infolgedessen einen Großteil des Ozeans aus den Augen und aus dem Sinn verloren haben. Dabei beziehen zum Beispiel rund 3,2 Milliarden Menschen auf der Welt einen wichtigen Teil ihrer tierischen Nahrung aus dem Meer und sind somit unmittelbar auf funktionierende Meeresökosysteme angewiesen. Das sind 40 Prozent der Weltbevölkerung.
Anstatt den Lebensraum Meer jedoch zu bewahren, beuten wir dessen Ressourcen systematisch aus. Wir zerstören die Meeresökosysteme auf vielfache Weise und schwächen den Ozean in einem Maße, das unser Wohlergehen als Gesellschaft gefährdet.
Die Hinweise für ein ozeanweites Artensterben häufen sich. So hat die Menschheit in den zurückliegenden Jahrzehnten Haie und Rochen so stark befischt, dass heutzutage mehr als Dreiviertel dieser Raubfischarten vom Aussterben bedroht sind. Ihr Verschwinden hat verheerende Folgen für die Lebensgemeinschaften des Meeres. In ähnlich prekärer Lage befinden sich viele tropische Korallenriffe. Gemeinsam beherbergen sie etwa ein Viertel aller bekannten Meereslebewesen. Im Zuge von Klimawandel, Meeresverschmutzung, Küstenverbauung und Überfischung sind riffbildende Warmwasserkorallen aber bereits so großflächig abgestorben, dass sie bereits im Jahr 2019 in nahezu allen Regionen nur noch die Hälfte bis ein Viertel ihrer Fläche aus den 1980er-Jahren bedeckten.
Dieses Artensterben aufzuhalten und damit auch einen Grundpfeiler menschlichen Lebens zu sichern, setzt voraus, dass wir das Leben im Meer verstehen. Wir müssen wissen, welche Lebewesen wo im Meer beheimatet sind, wie sie auf menschliche Eingriffe reagieren und auf welche Weise wir mögliche negative Folgen der Meeresnutzung minimieren können. Mit den Worten „Was der Mensch nicht kennt, schützt er nicht“ bringen erfahrene Meeresadvokaten die aktuelle Situation auf den Punkt. Aus diesem Grund stellt sich dieser „World Ocean Review“ der Herausforderung, das aktuelle Wissen zum Leben im Meer zusammenzufassen und Lösungen aufzuzeigen, mit denen es uns gelingen kann, die Artenvielfalt des Ozeans zu bewahren und sie dort wiederherzustellen, wo sie bereits zerstört ist.
- 1.5 > Diese Meeresbewohner gehören zu den beliebtesten Neuentdeckungen des Jahres 2023. Es sind das wurmartige Weichtier Dorymenia boucheti, der Bartwurm Alaysia solwarawarriors, der Tiefseeschwamm Abyssocladia falkor (obere Reihe, v.l.n.r.), das Seegänseblümchen Xyloplax princealberti, die Tiefseequalle Santjordia pagesi sowie der karibische Schnurwurm Tetranemertes bifrost (untere Reihe, v.l.n.r.).
Population
Als „Population“ werden die Individuen einer Art bezeichnet, die gemeinsam in einem bestimmten Raum vorkommen, miteinander interagieren und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden.Biodiversität, Artenreichtum und andere Schlüsselbegriffe
Als gesund und widerstandsfähig gilt der Ozean, wenn seine Lebensgemeinschaften eine große Vielzahl von Arten beherbergen, die sich in ihren Erbanlagen, in ihrem Aussehen und in ihren Eigenschaften und Funktionen unterscheiden. Fachleute sprechen in diesem Fall von „hoher Biodiversität“ – ein Begriff, der sich von der englischen Wortgruppe „biological diversity“ (biologische Vielfalt) ableitet. Er ist in den zurückliegenden 30 Jahren zu einem der wichtigsten Konzepte im Umweltschutz und -management aufgestiegen und heutzutage sowohl in Politik und Gesellschaft als auch in den Medien und in der Wissenschaft in aller Munde. Dennoch verstehen Menschen unter „Biodiversität“ durchaus unterschiedliche Dinge.
Der Weltbiodiversitätsrat IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform for Biodiversity and Ecosystem Services) definiert „Biodiversität“ als die Vielfalt unter lebenden Organismen jeglicher Herkunft, einschließlich terrestrischer, mariner und anderer aquatischer Ökosysteme und der ökologischen Komplexe, zu denen sie gehören. Diese Vielfalt umfasst Variationen in genetischen, morphologischen, stammesgeschichtlichen und funktionellen Merkmalen sowie Veränderungen in der Häufigkeit und Verteilung im Laufe von Zeit und Raum innerhalb von und zwischen Arten, Lebensgemeinschaften und Ökosystemen.
Begriffe wie „Artenvielfalt“, „Artenreichtum“ oder „biologische Vielfalt“ werden häufig synonym zu „Biodiversität“ verwendet. Wie die Definition zeigt, ist das Konzept der Biodiversität jedoch umfassender. Artenvielfalt und Artenreichtum stellen beide lediglich ein Maß für die Anzahl an Arten dar – in einem bestimmten Ökosystem, einem Lebensraum oder aber auch in einer wissenschaftlichen Probe. Streng genommen bilden sie damit nur einen Teilaspekt der Biodiversität ab.
Biodiversität
Der Begriff „Biodiversität“ bezeichnet die Diversität innerhalb von Arten (genetisch), zwischen Arten sowie zwischen Lebensräumen und Ökosystemen.Vielfalt auf allen Ebenen
Wenn Fachleute über die Biodiversität des Meeres sprechen, verstehen sie darunter die Vielfalt des Lebens in allen Komponenten mariner Ökosysteme sowie auf allen Ebenen der biologischen Organisation – angefangen von den Genen und Populationen bis hin zu Einzelarten, Artengemeinschaften und Ökosystemen.
Genetische Vielfalt und individuelle Merkmalsunterschiede
Genetische Vielfalt und individuelle Merkmalsunterschiede innerhalb von Populationen erlauben es den Arten des Meeres, ihr Verhalten und ihren Lebensrhythmus an die jeweiligen Umweltbedingungen vor Ort anzupassen. Ein interessantes Beispiel, wie Meereslebewesen auf indirekte Weise Merkmale oder Eigenschaften über Generationen hinweg weitergeben, liefert der Dreistachlige Stichling (Gasterosteus aculeatus) aus der Nordsee. Dessen Weibchen geben bei steigenden Wassertemperaturen ihrem Nachwuchs trainierte Mitochondrien mit, welche an die selbst erfahrenen Umweltbedingungen angepasst sind. Auf diese Weise erhalten die Jungfische Informationen über die Lebensbedingungen der Mutter und kommen selbst bis zu einem gewissen Grad besser mit den wärmeren Wassertemperaturen zurecht. Sie haben demzufolge einen klaren Anpassungsvorteil.
Unterschiede zwischen einzelnen Arten
Unterschiede zwischen einzelnen Arten werden deutlich, indem die Organismen unterschiedlich aussehen, eine unterschiedliche Entwicklungsgeschichte aufweisen, verschiedene Lebensräume besiedeln und darin unterschiedliche Rollen und Funktionen einnehmen. Besonders erfolgreich sind dabei die weitverbreiteten Kopffüßer (Cephalopoda) oder Tintenfische. Zu ihnen gehören Kalmare, Sepienartige, Kraken und Perlboote (Nautilidae). Gemeinsam stellen sie als Klasse etwa 1000 Arten, deren Vertreter alle Meeresräume besiedeln – von den Küstengewässern bis zur Tiefsee. Einzig die Perlboote kommen nur in tropischen Gewässern des Westpazifiks und Indischen Ozeans vor.
- 1.6 > Diversität findet sich im Meer auf allen biologischen Organisationsebenen – angefangen von der genetischen Vielfalt bis hin zu den Ökosystemen. Wichtig dabei: Alle Ebenen greifen ineinander und ermöglichen die Leistungspalette des Lebens im Meer.
- Die verschiedenen Tintenfische unterscheiden sich sowohl im Aussehen als auch im Verhalten sowie in ihren Fähigkeiten. Während es zum Beispiel der Vampirtintenfisch (Vampyroteuthis infernalis) bei der Nahrungssuche in der Tiefsee gemütlich angehen lässt und seine Arme zu einem großen Schirm aufspannt, um damit Kleinstplankton und herabsinkende Algen- und Kotpartikel einzufangen, kommt es bei den Kalmaren auf Tempo an. Die Tiere sind torpedoähnlich geformt und nutzen ihren Mantel als eine Art Düse, durch die Wasser mithilfe kräftiger Muskelkontraktionen ruckartig aus dem Mantel gepresst werden kann. Dank dieses Rückstoßantriebs können ozeanische Kalmare auf eine Geschwindigkeit von bis zu 80 Kilometern in der Stunde beschleunigen. Ihre langsamere Beute ergreifen sie dann mit ihren zehn Fangarmen.
Unterschiede zwischen Lebensgemeinschaften und Ökosystemen
Die Vielfalt der Lebensgemeinschaften und Ökosysteme wiederum beruht darauf, dass Arten sowohl in unterschiedlicher Zusammensetzung miteinander oder nebeneinander leben, als auch, sich auf unterschiedliche Art und Weise gegenseitig beeinflussen oder voneinander abhängen (Interaktion). Sie können zum Beispiel wie Blauwal und Antarktischer Krill in einer Räuber-Beute-Beziehung zueinander stehen. Das heißt, eine Art frisst die andere. Zwei oder mehr Arten können allerdings auch um dieselbe Nahrung konkurrieren oder symbiotisch zusammenleben. Das heißt: zum Zwecke eines gegenseitigen Nutzens. Prominente Beispiele für eine solche Wechselbeziehung zwischen Arten im Meer sind das Zusammenleben von Clownfischen und Seeanemonen, die Symbiose zwischen großen Meeresbewohnern und Putzerfischen sowie das enge Miteinander von Korallentierchen und ihren einzelligen Algensymbionten.
Das Zusammenspiel der Arten in einem Ökosystem wiederum kann die lokalen Umweltbedingungen verändern. Wo Kelpwälder und Seegraswiesen wachsen, beeinflussen sie die lokalen Meeresströmungen. Flundern, Würmer und andere Meeresbodenbewohner durchwühlen die obererste Sedimentschicht, wirbeln Partikel auf und verändern mitunter das chemische Gleichgewicht im oberen Meeresboden. Papageifische wiederum knabbern an Korallenstöcken, scheiden deren Überreste als feinen Sand aus und prägen derart die Gestalt von Korallenriffen und damit auch die Lebensbedingungen für sich und alle anderen Riffbewohner.
Diese Beispiele zeigen: Das Konzept der marinen Biodiversität ist mehrdimensional und eröffnet verschiedene Blickwinkel, aus denen das Gefüge des Lebens untersucht und analysiert werden kann. Weitgehend einig sind sich Fachleute in der Aussage, dass eine hohe Biodiversität dazu beiträgt, die Prozesse und Wechselwirkungen innerhalb von Lebensgemeinschaften über lange Zeiträume hinweg zu stabilisieren. Eine entscheidende Rolle spielt dabei auch die Artenzusammensetzung im Hinblick auf die Verschiedenartigkeit der Eigenschaften der Arten.
Kommen zum Beispiel in einem Korallenriff mehrere Fischarten mit ähnlichen ökologischen Rollen vor, können diese Riffbewohner mögliche Funktionslücken füllen, die entstehen, sollten einzelne Fischarten durch Krankheit, Überfischung oder aber durch Meereshitzewellen verloren gehen. Unter diesen Voraussetzungen sind Ökosysteme wie das Riff demzufolge besser in der Lage, kurzfristige Umweltveränderungen oder aber mögliche Schäden zu verkraften. Im Gegenzug kann ein Biodiversitätsverlust das interne Zusammenspiel eines Ökosystems gefährden. Häufig sinkt dann die Produktivität der betroffenen Lebensgemeinschaften, und diese sind nicht mehr in der Lage, alle gewohnten Leistungen zu erbringen.
Die Biodiversität der Erde in Zahlen
Fachleute quantifizieren das Leben auf der Erde auf durchaus unterschiedliche Weise. Zu den drei zentralen Ansätzen gehören:
- das Schätzen oder Messen des Artenreichtums (Gesamtzahl der Arten) in einer bestimmten Region;
- KaBerechnungen zur Gesamtmenge der Biomasse einer Art oder Artengruppe (zum Beispiel alle Arten einer Gattung) sowie pitel
- Überlegungen zu der Frage, welche Stammesgeschichte (Phylogenese) und Abstammungsverhältnisse eine Gruppe von Lebewesen aufweist oder anders gesagt: ob diese Gruppe einen eigenen Ast im „Stammbaum des Lebens“ darstellt und wie viele Verästelungen dieser besitzt.
- 1.7 > Die Vielfalt auf den verschiedenen Organisationsebenen des Lebens im Meer entsteht durch unterschiedliche strukturelle und funktionelle Merkmale. Auf welche Merkmale Fachleute dabei besonders achten, fasst diese Tabelle zusammen.
Schätzungen zum Artenreichtum
Um Angaben zum Artenreichtum der Erde zu verstehen, muss man wissen, dass Taxonomen jedes Lebewesen einer von drei Oberkategorien des Lebens auf der Erde zuordnen, den sogenannten Domänen. Deren lateinische Bezeichnungen lauten wie folgt: Archaea (Archaeen), Bacteria (Bakterien) und Eukaryota (Lebewesen mit ausdifferenzierten Zellen und Zellkern). Archaeen und Bakterien werden auch als Prokaryoten bezeichnet, weil ihre Zellen vergleichsweise einfach aufgebaut sind. In den Zellen der Eukaryoten hingegen finden sich ausgefeiltere Bauteile, die sogenannten Zellorganellen, einschließlich eines Zellkerns.
Die Domäne der Eukaryota ist dabei in mehrere Supergruppen unterteilt. Die mit Abstand größte Diversität und evolutionäre Vielfalt weisen einzellige Organismen auf, zu denen auch die Protozoen (Urtierchen) gezählt werden. Richtige Vielzeller gibt es nur in zwei Supergruppen: Bei den sogenannten Archaeplastida finden sich die Landpflanzen; in der Supergruppe Opisthokonta die Pilze (Fungi) und Tiere (Animalia) wie etwa Quallen, Fische und Wale.
Rund zwei Millionen beschriebene Arten finden sich heutzutage in der Domäne Eukaryota. Von diesen sind etwa die Hälfte Insekten und schätzungsweise ein Fünftel Gefäßpflanzen. Die verbleibenden Arten bilden einen bunten Mix an Lebensformen. Etwa sieben Prozent von ihnen sind Pilze und lediglich vier Prozent aller bekannten Arten sind Wirbeltiere.
Wie viele Lebewesen noch unentdeckt und unbeschrieben sind, kann nur geschätzt werden. Fachleute nutzen dazu in der Regel ihr Wissen über den Artenreichtum und die Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb besser verstandener Gruppen und leiten davon die Artenanzahl weniger gut untersuchter Gruppen ab. Diesem Ansatz folgend müsste unser Planet schätzungsweise 8,7 Millionen eukaryotische Arten beherbergen. 8,1 Millionen davon wären Pflanzen und Tiere, wobei die Insekten mit schätzungsweise 5,5 Millionen Arten die größte Gruppe darstellen würden.
- 1.8 > Garanten der biologischen Vielfalt: Adéliepinguine düngen mit ihrem Kot die antarktischen Küstengebiete, in denen sie ihre Jungen aufziehen. Auf diese Weise stellen die Vögel die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor zur Verfügung, die Mikroorganismen im Erdreich sowie Moose und andere Pflanzen zum Leben benötigen.
- Würde man alle bislang unentdeckten Arten mit den herkömmlichen Methoden (händische Identifikation von Unterschieden in Gestalt und Körperbau) identifizieren und beschreiben wollen, bräuchten mehr als 300 000 Taxonomen dafür gemeinsam etwa 1200 Jahre. Doch damit nicht genug: Erste Analysen mithilfe neuer molekularbiologischer Methoden lassen vermuten, dass die Domäne der Eukaryota im Extremfall bis zu eine Milliarde Arten umfassen könnte.
Nach aktuellem Wissen besitzen die Ökosysteme an Land einen viel höheren Artenreichtum als die Lebensgemeinschaften des Meeres. Rund 77 Prozent aller rund zwei Millionen beschriebenen und damit bekannten Arten leben an Land, etwa zwölf Prozent im Meer und elf Prozent in Seen, Flüssen, Bächen und Teichen. Dieser Unterschied beruht darauf, dass die Lebewesen an Land im Laufe ihrer Entwicklungs- und Ausbreitungsgeschichte viel häufiger gezwungen waren, sich zu spezialisieren. Wo Hindernisse wie Berge, Täler, Flüsse oder aber eine Insellage die Ausbreitung von Lebewesen verhindern, entstehen schneller neue Arten oder Lebensgemeinschaften, die nur in einem bestimmten Gebiet auf der Welt vorkommen (endemische Arten). Zudem entwickelten sich an Land Blütenpflanzen und Bestäuber in Koevolution, das heißt gemeinsam. Viele Insekten bestäuben nur ganz bestimmte Blütenpflanzen, daher gibt es so viele verschiedene Insektenarten an Land. Im Meer hingegen sind Blütenpflanzen eher selten.
Fachleute geben außerdem zu bedenken, dass die Lebensgemeinschaften des Ozeans im Laufe der Erdgeschichte immer wieder von Massensterben betroffen waren. Womöglich haben sie sich davon nur langsam erholt, was auch ein Grund sein könnte, warum die Biodiversität des Meeres deutlich kleiner ist als jene terrestrischer Ökosysteme.
- 1.9 > Die Gesamtzahl der Arten auf der Erde kann bislang nur geschätzt werden. Das liegt vor allem daran, dass sich die Vielfalt der Bakterien, Prokaryoten und Archaeen an Land und im Meer bisher kaum beziffern lässt.
- 1.10 > Neue molekularbiologische Untersuchungsmethoden haben dazu beigetragen, dass der Stammbaum der Domäne Eukaryota mittlerweile deutlich mehr Hauptäste (Supergruppen) besitzt als noch vor 25 Jahren. Unsere Grafik ist eine vereinfachte Darstellung des Wissensstandes aus dem Jahr 2020.
- 1.11 > Ergebnisse aus molekularbiologischen Untersuchungen erlauben Fachleuten, die Entwicklungsgeschichte verwandter Tiergruppen – hier Wale – zu rekonstruieren und genauer einzugrenzen, zu welchem Zeitpunkt neue Arten entstanden sind.
Die Menge der lebenden Biomasse
Ein anderes Bild ergibt sich, wenn Experten analysieren, welche Lebewesen die meiste Biomasse auf die Waage bringen. Pflanzen machen die überwiegende Mehrheit der Biomasse auf der Erde aus, nämlich 80 Prozent. Sie bringen es auf ein Gesamtgewicht von etwa 450 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, wobei Landpflanzen den größten Anteil beitragen. Ziehen die Forschenden jedoch nur Tiere in Betracht, zeigt sich, dass marine Gliederfüßer mit einem Gesamtgewicht von etwa einer Milliarde Tonnen Kohlenstoff die Liste der Tiergruppen anführen. Zu den marinen Gliederfüßern gehören zum Beispiel mehr als 30 000 verschiedene Arten von Krebstieren, darunter auch Meeresberühmtheiten wie der Europäische Hummer (Homarus gammarus) und der Antarktische Krill (Euphausia superba), etwa 500 verschiedene Seespinnenarten und fünf unterschiedliche Vertreter der Pfeilschwanzkrebse. Der Antarktische Krill allein bringt es mit seinen riesigen Schwärmen auf ein geschätztes Gesamtgewicht von 500 Millionen Tonnen.
- 1.12 > Zur Familie der Blatthornkäfer gehören 30 000 bis 40 000 verschiedene Arten, darunter viele bekannte Käfer wie der Mistkäfer, Rosenkäfer, Maikäfer, Hirschkäfer und der Herkuleskäfer (Bildmitte). Letzterer ist mit über 15 Zentimeter Körperlänge der größte Käfer der Welt.
- Platz zwei der Tiergruppen mit der größten Gesamtbiomasse belegen die Fische. Sie kommen auf ein Gewicht von etwa 700 Millionen Tonnen Kohlenstoff, wobei der größte Gewichtsanteil auf Fische aus der sogenannten mesopelagischen Zone entfällt – das heißt auf Fische, die in einer Wassertiefe von 200 bis 1000 Metern leben. Platz drei teilen sich mit jeweils 200 Millionen Tonnen Kohlenstoff die Gruppe der Weichtiere (Mollusca) und die Gruppe der Ringelwürmer (Annelida).
Stammesgeschichte oder phylogenetische Diversität
Eine dritte Methode, die Diversität zu bestimmen, sind Analysen der Evolutions- oder Stammesgeschichte von Arten oder Artengruppen. Dabei geht es im Kern um die Frage, wie viele Äste und Astgabelungen der Stammbaum einer Gruppe von Lebewesen aufweist und wie lang die jeweiligen Äste sind. Jede Verästelung steht dabei für eine Artaufspaltung. Die Länge der Äste und die Zahl ihrer Verästelungen spiegeln wider, wie weit die Aufspaltung zeitlich zurückliegt und wie viele unterschiedliche Merkmale sich herausgebildet haben. Obwohl sie andere Informationen liefert als die Artenvielfalt, korreliert die phylogenetische Diversität weitgehend mit der Artenzahl innerhalb bestimmter Gruppen. Denn für jede zusätzliche Art erhält der gruppeneigene Ast im Stammbaum einen zusätzlichen Zweig.
Ein Blick auf den Stammbaum des Lebens verrät, dass die phylogenetische Vielfalt unseres Planeten von den Bakterien dominiert wird. Überraschen dürfte diese Erkenntnis kaum, gehören Bakterien und Archaeen doch zu den ältesten and weitverbreitetsten Lebensformen auf der Erde. Ihre enorme Vielzahl an Arten und Funktionen garantiert zudem essenzielle Stoffwechselprozesse und -kreisläufe wie den Stickstoff- und Schwefelkreislauf, ohne die das Leben auf der Erde gar nicht möglich wäre.
Je nachdem, welchen Quantifizierungsansatz Fachleute verwenden und aus welchem Blickwinkel sie die Vielfalt des Lebens auf der Erde analysieren, treten demzufolge unterschiedliche Akteure in den Vordergrund: Die Tiere dominieren in Bezug auf die bekannte Artenvielfalt, die Pflanzen in Bezug auf Biomasse und Stoffwechselaktivität und die Bakterien in Bezug auf ihre phylogenetische Vielfalt und die Vielfalt der Stoffwechselinnovationen.
Vom Mikroskop zum Gen – neue Methoden der Biodiversitätsforschung
Um zu verstehen, welche Organismen in einem ausgewählten Meeresgebiet leben, mussten Forschende bislang mächtig Aufwand betreiben. Sie warfen Netze mit unterschiedlichen Maschenweiten aus, um Fische, Mikroalgen und Kleinstgetier zu fangen, auszuzählen und zu bestimmen. Sie kratzten Muscheln, Schwämme und andere festsitzende Lebewesen vom Meeresboden, tauchten mit Unterwasserrobotern oder Forschungs-U-Booten zur Probennahme in die Tiefe oder aber dokumentierten mit Foto- und Videokameras, was in der Wassersäule und am Meeresboden kreuchte und fleuchte.
Die Organismen auszuzählen und einzelne Arten anhand ihrer Körpergestalt, ihrer inneren Struktur, ihrer Lebens- und Fortpflanzungsweise oder anhand anderer besonderer Merkmale zu bestimmen, nahm bei dieser Arbeit besonders viel Zeit in Anspruch. In der Regel beschränkten sich die Analysen auch auf jene Organismen, die mit bloßem Auge zu erkennen waren oder aber zumindest unter dem Mikroskop betrachtet noch eindeutige Merkmale aufwiesen.
Bakterien und andere Einzeller jedoch anhand ihrer Form voneinander zu unterscheiden, ist schwierig. Sie haben oft keine auffallenden morphologischen Merkmale. Gleiches gilt für die Larvenstadien vieler wirbelloser Meeresarten. Ob Auster, Seeigel oder Hummer: Als winzige Jungtiere sind die Muscheln, Stachelhäuter und Krebstiere selbst für Fachleute nur schwerlich voneinander zu unterscheiden.
- 1.13 > Biodiversität lässt sich auf unterschiedliche Weise quantifizieren. Zu sehen ist hier die Verteilung der globalen biologischen Vielfalt in den wichtigsten Reichen des Lebens anhand der Messgrößen Artenvielfalt, phylogenetische Vielfalt und Biomasse
- Außerdem weiß man mittlerweile, dass eine unterschiedliche Gestalt von Lebewesen nicht unbedingt heißen muss, dass sie unterschiedlichen Arten angehören. Manchmal durchlaufen die Organismen auch nur verschiedene Lebenszyklen. Ohrenquallen beispielsweise verbringen die meiste Zeit ihres Lebens in der Gestalt eines kleinen becherförmigen Polypen am Meeresboden. Dieser Polyp wächst über den Winter heran und stößt dann im Frühjahr kleine, freischwimmende Jungquallen ab. Diese freischwimmende Erscheinungsform der Quallen wird Medusa genannt und stirbt nach der geschlechtlichen Fortpflanzung meist im Alter von einigen Monaten. Trotz ihres völlig unterschiedlichen Äußeren sind der Quallenpolyp und die Medusen jedoch ein und dasselbe Lebewesen. Sie besitzen dieselben Gene.
Umgekehrt stehen die Vorzeichen bei Schwertwalen. Dachte man einst, die imposanten Zahnwale gehören alle einer Art an, konnten Forschende mittlerweile drei, wenn nicht sogar vier verschiedene Populationen oder Ökotypen ausmachen, die sich in ihrem Verhalten und Aussehen unterscheiden und eventuell auch mehr als eine Art darstellen, selbst wenn die Tiere auf den ersten Blick recht ähnlich aussehen. Über die vierte Population berichteten US-amerikanische Wissenschaftler erstmalig im Februar 2024 in einer Studie. Dieser zufolge leben die 49 Tiere weit vor der Westküste Nordamerikas. Sie jagen Pottwale, Meeresschildkröten, Seeelefanten und andere Meeressäuger und haben sowohl spitze als auch abgerundete Rückenflossen. In den anderen Populationen hingegen fallen die Tiere durch ein und dieselbe Rückenflossenform auf. In zwei Populationen ist sie rund, in der dritten hingegen spitz.
- 1.14 > Schirmquallen gehören zu den Nesseltieren und treten nach dem Larvenstadium in zwei verschiedenen Erscheinungsformen auf – als Meduse und als Polyp. Ihre Wandlung vom Polypen zur Meduse wird als Metagenese bezeichnet.
- Meeresbewohner, die ähnlich aussehen, können demzufolge derselben Art angehören, sie müssen es aber nicht. Es kommt nämlich durchaus vor, dass nicht miteinander verwandte Lebewesen, die unter den gleichen Umweltbedingungen leben, im Laufe der Evolution ähnliche oder gleiche Körperformen, Merkmale und Eigenschaften entwickeln. Konvergente Evolution wird dieses Grundprinzip genannt. Es hat unter anderem dazu geführt, dass sich sowohl der Europäische Maulwurf (Talpa europaea) als auch der in Australien lebende Beutelmull (Notoryctes) mit zu Schaufeln verformten Vorderbeinen durch das Erdreich wühlen und graben. Verwandt sind die beiden Tierarten jedoch nicht. Die Körpergestalt kann deshalb nicht mehr das alleinige Kriterium für die Bestimmung unterschiedlicher Arten sein.
Ein Strichcode für jede Art
Um auf Nummer sicher zu gehen, benutzen Forschende deshalb in zunehmendem Maße molekulare Methoden, um Arten zu beschreiben, voneinander zu unterscheiden und ihre Funktionen im Ökosystem zu identifizieren. Analysiert werden dabei die Erbinformationen der Organismen oder genauer gesagt Bereiche ihrer DNA-Moleküle. Deren Unterabschnitte, die Gene, bilden einen artspezifischen Bauplan des Lebens und erlauben es Fachleuten, Arten und ihre Funktionen im Ökosystem anhand dieses Plans genau zu unterscheiden.
Genetisches Material findet sich in jeder Zelle. Deshalb genügen oft schon Hautschuppen, Schleim, Haare, einzelne Mikroalgen, Bakterien, Kotpartikel oder aber auch Urin, um die DNA ihrer Urheber zu extrahieren. Ausgewählte Bereiche des DNA-Moleküls werden anschließend in sogenannten Hochdurchsatzverfahren vervielfältigt und ausgelesen (sequenziert). Dabei konzentrieren sich Forschende vor allem auf ausgewählte molekulare Marker. Als solche werden kurze Genfragmente bezeichnet, die sich bei möglichst vielen Organismen in der DNA finden.
Das Besondere an diesen molekularen Markern ist, dass auf dem ausgewählten Genabschnitt die vier Nukleinsäuren Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin bei jeder Art einzigartig angeordnet sind. Dennoch weist ihre Abfolge so viele Gemeinsamkeiten auf, dass die Gensequenzen unterschiedlicher Arten miteinander verglichen werden können.
Als molekulare Marker können zum Beispiel DNA-Bereiche zur Herstellung von Ribosomen dienen, die für die Proteinbildung benötigt werden. Ribosomale Genfragmente werden vor allem für die Identifikation von Einzellern, also Mikroalgen, Archaeen und Bakterien, genutzt. Bei Tieren hingegen sequenzieren Fachleute in der Regel einen Genabschnitt namens „Cytochrom-c-Oxidase Untereinheit 1“. Er kodiert Informationen für die Energiegewinnung in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle.
- 1.15 > So formenreich sieht die Planktongemeinschaft im australischen Great Barrier Reef aus. Mit dabei sind Fischeier, Hydromedusen, Ruderfußkrebse sowie Larven von Seegurken, Fangschreckenkrebsen, Schnecken und Zehnfußkrebsen.
- Die Forschenden erstellen deshalb für jede ausgelesene Gensequenz einen Barcode aus Nukleotiden, wie man ihn auch als Strichcode von Produkten aus dem Supermarkt kennt. Barcoding heißt dieses Verfahren, wenn die Analyse für einige wenige spezifische DNA-Moleküle durchgeführt wird. Enthält die analysierte Umweltprobe ein buntes Sammelsurium an Erbgut (Umwelt-DNA, eDNA), sodass Tausende unterschiedliche DNA-Fragmente von verschiedenen Organismen vervielfältigt und ausgelesen werden müssen, sprechen Fachleute vom Metabarcoding.
Die Barcodes werden im Anschluss mit den Abermillionen Gensequenzen abgeglichen, welche Fachleute bereits in digitalen Datenbanken gesammelt und katalogisiert haben. Findet sich ein Code in der Datenbank, kann der DNA-Eigner sofort identifiziert werden. Ist die Gensequenz jedoch unbekannt, müssen Einzelanalysen vorgenommen werden. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die unbekannten Organismen auch als Individuen vorliegen, sodass Taxonomen sie anhand ihres Äußeren identifizieren und im ersten Schritt zumindest einer Gruppe oder einer Gattung zuordnen können. Anschließend wird ihr Erbgut sequenziert, ein Referenz-Barcode erstellt und alle verfügbaren Informationen gemeinsam zur Katalogisierung an die entsprechende Datenbank weitergereicht.
Umwelt-DNA
Als „Umwelt-DNA“ (englisch: environmental DNA, eDNA) wird die Gesamtheit biologischer Hinterlassenschaften bezeichnet, die sich in einer Wasserprobe finden und deren genetische Analyse Einblicke in die biologische Vielfalt des Meeresgebiets erlaubet. Fachleute sprechen synonym auch von „frei treibender DNA“.- Mit Barcoding-Verfahren lassen sich alle Lebewesen detektieren, die genetische Spuren in der untersuchten Probe hinterlassen haben – von Bakterien bis hin zu Walen und Seevögeln –, vorausgesetzt, ihre Gensequenzen sind bekannt. Das ist in zunehmendem Maße aber nicht immer der Fall. Auf den Schiffsexpeditionen deutscher Meeresbiologen in den Arktischen Ozean zum Beispiel sind aktuell noch immer 30 bis 70 Prozent der beprobten Mikroalgenarten nicht auf Anhieb mithilfe molekularer Verfahren zu identifizieren. Aus diesem Grund befinden sich auch immer Taxonomen an Bord, die unbekannte Algenarten Zelle für Zelle herauspicken und im Anschluss sowohl auf konventionelle Weise als auch mithilfe der neuen Methoden analysieren.
Die Analyse der Barcodes versetzt Fachleute immer häufiger auch in die Lage, die Entwicklungsgeschichte der jeweiligen Organismen nachzuvollziehen oder aber die Zeitpunkte evolutionärer Meilensteine zu bestimmen. Erst kürzlich ist es Forschenden beispielsweise gelungen, mit molekularen Verfahren den Zeitpunkt der Entstehung der Wirbeltiere näher einzugrenzen. Entsprechende Genveränderungen fanden vor 530 bis 505 Millionen Jahren statt. Für diese Studie hatte das Wissenschaftlerteam unter anderem das Genom des aalähnlichen Brown Hagfish (Eptatretus atami) und des kieferlosen Meerneunauges (Petromyzon marinus) sequenziert.
Die Barcoding-Methode kann aber neben der reinen wissenschaftlichen Bestimmung von Arten auch noch zu ganz anderen, weitergehenden Zwecken angewendet werden. So kann sie auch helfen, illegal gefangene Haiarten zu identifizieren. Ein internationales Forscherteam hat vor Kurzem ein handliches Test-Set entwickelt, mit dem selbst Laien innerhalb einer Stunde nachweisen können, ob beprobtes Fischfleisch von ausgewählten gefährdeten Haiarten stammt. Der Test springt auf Gensequenzen von drei Arten an – auf den Großaugen-Fuchshai (Alopias superciliosus), den Pazifischen Fuchshai (Alopias pelagicus) sowie auf den Kurzflossen-Mako (Isurus oxyrinchus).
Die Methode des Metabarcoding erlaubt, herauszufinden, welche Arten zu welchen Zeiten in einem Meeresgebiet leben, und deckt dabei auch jene Organismen ab, die nicht mit bloßem Auge zu entdecken, zu unterscheiden oder mit Netzen zu fangen sind. Sie lässt allerdings weder Rückschlüsse auf die Anzahl der Individuen zu, noch verrät sie, welche Funktionen einzelne Arten innerhalb eines Ökosystems erfüllen oder wie sich diese verändern. Artenverschiebungen fallen beim Metabarcoding auch nur dann auf, wenn die Analysen in regelmäßigen Abständen wiederholt und bestimmte Arten im Laufe der Zeit häufiger oder seltener detektiert werden.
- 1.16 > So formenreich sieht die Planktongemeinschaft im australischen Great Barrier Reef aus. Mit dabei sind Fischeier, Hydromedusen, Ruderfußkrebse sowie Larven von Seegurken, Fangschreckenkrebsen, Schnecken und Zehnfußkrebsen.
Von Genen auf Funktionen schließen
Im Bereich der marinen Mikroorganismen gehen Fachleute deshalb bei ihren molekularen Analysen schon einen Schritt weiter. Sie sequenzieren nicht mehr nur ausgewählte Genfragmente, sondern die gesamte DNA, die in einer Umweltprobe enthalten ist. Alle Gensequenzen werden im Anschluss sortiert und ergeben sogenannte Metagenome. Auf diese Weise können die Forschenden auch funktionelle Gene identifizieren, die zum Beispiel verraten, an welchen Stoffwechselprozessen bestimmte Bakterienarten beteiligt sind. Davon lässt sich wiederum ableiten, welche Funktion die Mikroorganismen in dem untersuchten Ökosystem einnehmen.
Welche Einblicke den Forschenden mithilfe dieses als Metagenomics bezeichneten Verfahrens gelingen, zeigt eine Studie zum Global Ocean Gene Catalog 1.0. Diese digitale Datenbank enthält Gensequenzen, welche Wissenschaftler bei der Analyse von 2102 Wasserproben aus verschiedenen Regionen und Tiefen des Weltozeans gewinnen konnten. Mithilfe von Supercomputern identifizierten sie dann mehr als 308 Millionen Gengruppen. Etwas mehr als die Hälfte davon konnte sie den drei Domänen Bakterien, Archaeen oder Eukaryoten zuordnen, wobei Bakterien den größten Anteil am mikrobiellen Genom des Weltozeans ausmachten, gefolgt von Eukaryoten und Archaeen. Außerdem gelang es, die Verteilung der Mikroorganismen über Meeresgebiete und Tiefenzonen darzustellen sowie anhand funktioneller Gene nachzuweisen, welche Stoffwechselaufgaben bestimmte Mikroorganismengruppen im jeweiligen Meeresgebiet übernehmen. Dabei konnten die Forschenden auch zum ersten Mal zeigen, dass mehr als 50 Prozent des analysierten Genmaterials aus der Dämmerungszone in einer Wassertiefe von 200 bis 1000 Metern von Pilzen stammte.
- 1.17 > Die Tiefseegorgonie Iridogorgia magnispiralis kann eigenständig Lichtsignale erzeugen – eine Eigenschaft, die als Biolumineszenz bezeichnet wird und schon seit 540 Millionen Jahren im Tierreich vorkommt.
Zusatzinfo Künstliche Intelligenz: Eine Technologie revolutioniert die Meeresforschung
- Anderen Forschenden gelang es mithilfe funktioneller Gene herauszufinden, dass Weichkorallen (Octocorallia) bereits vor 540 Millionen Jahren eigenständig Lichtsignale erzeugen konnten – eine Fähigkeit, die heute als Biolumineszenz bezeichnet wird. Für diese Untersuchungen rekonstruierten sie die Entwicklungsgeschichte der Weichkorallen mithilfe eines großen Datensatzes genetischer Sequenzen sowie fossiler Überreste entsprechender Arten. Ein Computermodell half anschließend bei der Analyse der vielen Daten.
Die Leistungspalette molekularer Verfahren ist damit aber noch längst nicht erschöpft. Ein drittes Verfahren, die sogenannte Metatranskription, erlaubt es Fachleuten, zu erkennen, welche artspezifischen Eigenschaften Meeresmikroben in ihrem Lebensraum zum Erfolg verhelfen. Dazu muss man wissen, dass in einem Organismus abhängig von den Umweltbedingungen bestimmte Genmarker ein- oder abgeschaltet werden – etwa, wenn sich ein Lebewesen an steigende Wassertemperaturen akklimatisiert. Mithilfe der Metatranskriptomik können solche Anpassungsstrategien identifiziert werden. Fachleute für tropische Korallen beispielsweise versuchen auf diesem Wege herauszufinden, warum einige Mikroalgen, die mit den Korallen in Symbiose leben und sie mit Nahrung versorgen, Meereshitzewellen besser überstehen als andere und die Korallen infolgedessen seltener bleichen.
Solches und anderes Detailwissen aus molekularen Verfahren der Biodiversitätsforschung wird dringend benötigt, um zu verstehen, wie das Leben im Meer funktioniert. Zu erkennen, welche Meeresorganismen wo leben, welche Funktionen sie übernehmen und welche Eigenschaften sie dazu befähigen, hilft uns zu ergründen, welche Veränderungen im Zuge des Klimawandels und anderer Stressfaktoren zu erwarten sind und zu welchen Leistungen die Lebensgemeinschaften des Ozeans künftig noch in der Lage sein werden.
- 1.18 > Die Porengröße des Meerwasserfilters entscheidet bei der Suche nach Umwelt-DNA (eDNA), welche Organismen, Zellbestandteile oder sogar extrazelluläre DNA-Fragmente herausgesiebt und anschließend für das Metabarcoding vervielfältigt und ausgelesen werden.
- Fakt ist aber auch, dass es weltweit nicht genügend Taxonomen gibt, um unbekannte Meeresorganismen zu bestimmen und die vielen Kontrollzählungen durchzuführen, die im Rahmen einer engmaschigen Meeresbeobachtung notwendig geworden sind. Fachleute gehen deshalb davon aus, dass die molekularen Methoden schon bald zum Standardverfahren des Meeresmonitorings werden. Und manchmal unterstreichen die Ergebnisse der molekularen Analysen auch Probleme, deren Lösung bislang nicht gelungen ist. Etwa, wenn in Wasserproben aus der deutschen Nordsee plötzlich genetisches Material von Landtieren wie Hühnern und Rindern auftaucht. Deren Fäkalien hat vermutlich der Regen von den Feldern gewaschen. Flüsse haben sie anschließend ins Meer getragen und somit die Überdüngung der Küstengewässer vorangetrieben. Ihr Nachweis im Nordseewasser belegt einmal mehr, dass unser Leben an Land ganz maßgeblich darüber entscheidet, wie gesund die Ökosysteme des Meeres sind.
- 1.21 > Mithilfe molekularer Hochdurchsatzverfahren wie Metabarcoding, Metagenomics und Metatranskription können Forschende Arten bestimmen, ihre Stammesgeschichte ableiten sowie die Funktion bestimmter Gene identifizieren.
